A neural mechanism for skillful hand movement

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01092
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: Seki Kazuhiko 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 舩戸 徹郎 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40512869)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 巧緻性 / 手指 / 脊髄反射 / 随意運動 / 霊長類

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to elucidate through experimental approaches how the primate central nervous system creates myriad spatiotemporal combinations of sensory and motor cues to achieve fine motor control, and how these combinations are altered by the CNS disorders and diseases. To achieve this goal, we set three specific goals: (1) to understand the representation of muscle synergy by central nervous system , (2) to elucidate the driving mechanisms of central nervous system neural circuits by sensory feedback signals, and (3) to create and utilize a monkey model of stroke.　As a result, we elucidated muscle synergy representations in the cortex, red nucleus, and spinal cord, and the mechanisms by which sensory feedback drives spinal reflexes and ascending tracts.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

手指を用いた運動の巧みさ（巧緻性）はヒトを含めた霊長類がその進化によって獲得した機能である。この手指の巧緻性は人間の日常生活を様々な局面で支えているため、脳卒中などによる巧緻性の低下は、患者の生活の質を著しく低下させる。手指の巧緻性は、手のもつ複雑な筋骨格構造によって実現している。霊長類は手指に27種類の筋肉、18個の関節を有し、それによって生み出される膨大な数の時空間的組み合わせパターンによって多彩な巧緻運動が実現している。本研究は、この手の有する多彩な運動の神経基盤とその異常の一部を解明した点に意義がある。本研究成果は、手指運動の効果的な訓練方法やリハビリテーション戦略の検討に寄与する。