2021 Fiscal Year Research-status Report
A deep-brain network hypothesis of crisis prevention ability: proposal and verification
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19K04921
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
片桐 祥雅 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 上席研究員 (60462876)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光吉 俊二 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (30570262)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 認知制御 / 刺激反応適合性 / 身体性認知 / 背側前部帯状回 / 危険回避 / 自動車運転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、自動車運転における危機回避能力の神経基盤を明らかにし、高齢者の安全運転に資する技術を創製することを目的とした。本年度は、左または右の文字が刻印された刺激に対して文字の指示に従った足でステップを行うサイモン課題遂行中の脳活動の詳細を検討した結果、抹消の運動器の活動が中枢の認知制御の基盤となり得ることを明らかにした。この結果は、認知機能低下が中枢のみならず抹消の運動器・感覚器の衰弱にも起因し得ることを初めて示唆するものであり、中枢のみならず抹消に着目することで高齢者の認知機能低下防止策を実現する新たな糸口が見出された。
サイモン課題では、不整合刺激に対する刺激反応競合の解消が認知負荷となり誤反応につながると考えられていた。この従来の知見を覆し、刺激の空間特徴から誘導される誤反応を自動的に反転する機構が存在することをこれまで見出してきたが、背景にある神経科学基盤は不明であった。そこで加速度による運動ダイナミクスと事象関連電位により反転機構を詳細検討した結果、整合・不整合を刺激後200msで認知して正反応を表出することを見出した。さらに深部脳活動度および筋電図から、この整合・不整合認知は、体性感覚を利用する身体性認知機構を基盤とするものであると結論付けた。また、タスク遂行は左右の文字の認識ではなく整合不整合に基づき初期姿勢の反転・非反転を決める簡便なルールに従うものであり、身体性認知機構がこの簡便なルールの発現に貢献しているとの見解に達した。
以上得られた知見を基に、背側前部帯状回、補足運動野並びに感覚運動皮質を背側前部帯状回が統合して運動を制御する脳機能ネットワークモデルを考案するに至った。この脳機能ネットワークは身体性認知機構に基づくことから、高齢者の認知機能低下は中枢の神経変性のみならず抹消からの感覚入力の減退も一因であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
サイモン課題の結果を詳細に解析した結果、抹消の身体活動による体性感覚が中枢の認知制御機構に重要な役割を果たしていること、その処理過程のほとんどは意識下で自動的に進行していくことなど、これまで推定されていた前頭全皮質による認知処理機構とは異なる、より効率的でかつ認知負荷が低減されたルールベースの認知処理システムの存在を突き止めるに至った。これにより、当該年度に計画していた誤反応回避のための行動変容の基盤となる脳機能ネットワークのモデル化を達成することができた。そこで新たに解明した運動制御に係る脳機能ネットワークモデルに基づき実験プロトコルを策定し試験準備を進めたが、感染症の再拡大により自動車運転に係る認知制御機構を検証するための高齢者を含む被験者試験を実施するに至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
自動車運転における危機回避能力に求められる機能は、視覚刺激に対し幻惑情報を排除し最適な反応を表出することであることから、刺激反応競合課題としてのサイモン課題を中心に背景となる神経基盤を明らかにした。その結果、体性感覚による認知が高次の認知制御に重要な役割を果たしていることが新たに判明した。この知見により幻惑視覚刺激による誤反応を体性感覚利用により排除することが危険防止に有効であると考えられた。今後、身体性認知機構の全容解明を進めながら、身体活動を利用した認知機能試験を通じて自動車運転の危険防止効果の検証を行う。
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| Causes of Carryover |
感染再拡大により予定していた被験者試験を実施することができなかったため額が生じた。次年度では前年度予定していた被験者試験の実施を計画しており、試験実施に必要な生理計測、電気計測に係る消耗品の購入に充当するほか、論文出版に必要な経費に使用する。
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