Study for long-term memory formation of internal models in motor learning

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K19936
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: HONDA Takeru 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基盤技術支援センター, 主任研究員 (20761307)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内部モデル / 長期記憶 / 小脳 / 運動学習 / 順モデル / 逆モデル

Outline of Final Research Achievements

It is thought that the cerebellum updates internal models by learning and makes us realize smooth daily exercise. By forming the internal model as a long-term memory, it was suggested that more stable movement was realized. Specifically, in this study, we conducted (1) human behavior experiments applying the prism adaptation task, and found that the internal model that had already been trained did not return to the state of the internal model before training over time, but maintained the learned internal model information. (2) We constructed a theoretical framework and clarified the internal model function of the cerebellum. (3) Based on this theoretical finding, we developed a clinical index and measured the motor learning function of the cerebellum in patients with spinocerebellar degeneration.

Free Research Field

理論脳神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小脳の内部モデル情報は外部情報によって更新されること、そして、外部情報がない状況では時間に伴った変化は観察されなかったという本研究の成果により、小脳は多様な内部モデルを学習する柔軟性を持ち、さらに、学習した内部モデルを維持する頑健性をも持つことが示唆され、小脳の内部モデル機能の理解が進んだ。また、脊髄小脳変性症による小脳への影響によって、軽症時には内部モデルの学習低下が見られる一方で内部モデル情報は維持され、そして、重症時にはその内部モデル情報も失われ始めることから、この知見に基づいたリハビリテーションの開発などの貢献が期待される。