2020 Fiscal Year Research-status Report
フィードフォワード型姿勢制御における神経機構の解明
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20K19592
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鴻巣 暁 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (80838483)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 予測的姿勢制御 / 運動学習 / 大脳ー小脳連関 / ラット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系の情報処理は時間遅れやノイズを伴うため、スポーツならびに日常動作における素早く円滑な動作には予測的な運動制御が不可欠である。これまで、脳疾患患者の運動分析等により、予測的運動制御に関与する中枢神経領域が同定されてきた。しかし、脳疾患患者の障害部位・病態が多様であることや実験動物における運動課題構築の難しさなどから、予測的運動指令生成の基盤となる神経機構は明らかにされていない。そこで本研究では、ラットによる新規の姿勢制御課題を構築し、大脳小脳連関の局所破壊および神経活動記録実験により、予測的運動制御の情報伝達・変換機構を解明する。2020年度はラットによる姿勢制御課題の構築と神経回路の局所破壊実験を行った。本実験課題は、後肢二足の静止立位姿勢を維持するラットに対し床傾斜外乱を与え、誘発される姿勢動揺から予測的制御の学習度合いを定量化する。そこで、まず、ラット個体間で姿勢動揺様態の再現性が担保されるよう、床傾斜の速度・振幅を調整した。健常個体において傾斜試行を繰り返すと姿勢動揺が顕著に低下したことから、本実験課題を用いて予測的姿勢制御が獲得されることが明らかとなった。さらに、小脳虫部を局所破壊した障害個体に対し同測定を実施したところ、健常群よりも学習ペースが遅い傾向が観察された。すなわち、第二の研究課題の仮説を支持するデータが得られつつある。ただし、現時点では健常－障害群間の統計比較に必要なデータ数が揃っていないため、傾斜試行の測定を継続する必要がある。また、障害群内に学習ペースの個体差が観察されたため、組織化学試験により障害部位と予測的制御の対応関係を検討する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、後肢二足の静止立位姿勢を維持するラットに床傾斜外乱を与え、その準備動作と傾斜により誘発される姿勢動揺から予測的運動制御の学習度合いを定量化する。健常個体を対象に傾斜試行を繰り返すと姿勢動揺が顕著に低下したことから、第一の研究課題である「ラットにおける新規の姿勢制御課題の構築」は概ね達成されたと考えられる。身体特徴点の３次元位置から関節動態と身体重心の挙動を算出し、ラットの予測的運動制御に本姿勢制御課題が及ぼす力学的・生理学的影響を明らかにした。また、小脳虫部を局所破壊した個体に対し測定を行ったところ健常群よりも学習ペースが遅い傾向が観察されたことから、第二の研究課題である「予測的姿勢制御における小脳虫部の役割」の仮説「小脳虫部が予測的姿勢制御において中心的な役割を果たす」を支持する結果も得られている。ただし、障害群内に学習ペースの個体差が観察されたため、組織化学試験により障害部位と予測的制御の対応関係を検討する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一の研究課題である「ラットにおける新規の姿勢制御課題の構築」に関しては、統計分析に必要なデータを収集し2021年9月までに原著論文として投稿する。第二の研究課題である「予測的姿勢制御における小脳虫部の役割」に関しては、現時点で仮説を概ね支持する結果が得られているものの、障害群内に学習ペースの個体差が観察されていることから、組織化学試験により障害部位と予測的制御の対応関係を精査する。その結果、障害範囲を微調整することとなる可能性はあるが、2021年度10月までには原著論文化に必要なデータを収集できる見込みである。これらと並行して、第三の研究課題である「予測的姿勢制御の神経機構」の実験系の構築と測定を進める。
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| Causes of Carryover |
参加予定であった学会が新型コロナウイルス感染拡大により中止となったため、次年度以降に予算を使用する。
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Research Products
(1 results)
