Manipulation of resting brain activity and motor learning by transcranial direct electrical stimulation.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H00958
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 10040:Experimental psychology-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Ogawa Kenji 北海道大学, 文学研究院, 准教授 (50586021)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 運動学習 / 安静時脳活動 / 脳機能イメージング

Outline of Final Research Achievements

In motor learning and memory formation, behavioural experiments have shown that resting after learning helps to improve motor performance and fixate motor memories (offline learning), but the effects of resting-state brain activity during rest on learning are unknown. The present study therefore directly examined the role of resting brain activity in motor learning, using both transcranial direct current electrical stimulation (tDCS) manipulations and functional magnetic resonance imaging (fMRI) measurements on resting brain activity. Experimental results showed that the group using tDCS showed more activity patterns in the primary sensorimotor cortex at rest, similar to those observed during task execution. This indicates that tDCS can modulate task-related resting-state brain activity.

Free Research Field

認知神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの運動学習に関する多くの行動実験から、学習後の覚醒休息期間が学習効果の定着や促進に役立つことが示唆されてきたが、具体的に休憩期間中の安静時脳活動との関連については明らかではなかった。本研究は、安静時における課題時に類似した脳活動パターンの再活性化を、非侵襲の脳刺激法 (tDCS)によってより頻繁に誘導することが可能であることを、fMRIによる脳機能計測と組み合わせた実験によって明らかにした。本研究から、課題遂行後の安静時脳活動を操作することによって記憶や学習に関わるオフライン活動を制御できる可能性を示すことができた。