運動学習における運動野の層構造性が生み出す機能的役割の数理モデルによる解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17831
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 藤木 聡一朗 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90770173)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 大脳新皮質 / 層構造 / 数値シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の大脳新皮質はどの領域も6層から成り、5層の神経細胞が主な出力を担っている。運動野においては5層の出力が運動の実行を担っていると考えられてきたが、近年のげっ歯類の実験から、運動野は運動の実行ではなく運動の学習に必要な領域であることが示唆されている。また、動物の計測実験において、2/3層と5層の活動性の違いが行動と関連付けて解析されつつあるが、運動学習における層ごとの機能的役割は未だ不明確である。

本研究では、運動および脳活動に関する先行研究による神経生理学データを再現可能な大脳新皮質運動野を含む脳－身体の数理モデル（動力学シミュレーター）を構築を目指した。

本年度はこの目標に向けて、先行研究を基にした階層構造を持つ大脳新皮質微小回路モデルに対し、運動モデルに基づいて誤差のフィードバックを行う小脳モデルを組み込み、大脳-小脳ループのモデル構築を行い、誤差に応じて大脳新皮質の微小回路モデルの活動レベルが変化することを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1つの目標としていた大脳-小脳ループのモデル構築を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

大脳新皮質微小回路モデルの各階層への小脳モデルからの接続や入力を変化させることによって、運動にどのような影響を与えるのかシミュレーションによって調べていく予定である。