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2023 Fiscal Year Annual Research Report

脳内ネットワークモジュールの相互作用を標的とした新たな神経リハビリテーション戦略

Research Project

Project/Area Number 21H03304
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionOita University

Principal Investigator

菅田 陽怜  大分大学, 福祉健康科学部, 准教授 (30721500)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 原 正之  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00596497)
野嶌 一平  信州大学, 学術研究院保健学系, 准教授 (20646286)
大鶴 直史  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (50586542)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywordsマイクロオフライン学習 / 標的記憶再活性化 / 脳内ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

ヒトの運動学習の約95%は学習課題間の休息期に起こり、さらにそれは学習早期の覚醒下において秒単位で急速に加速する(マイクロオフライン学習)。一方、学習効率化に着目した研究では、学習の際に特定の知覚刺激(音や匂い)を提示し、「休息中」に再び同じ知覚刺激を提示することで学習記憶の再活性化を促し、記憶の定着を図る「標的記憶再活性化(Targeted Memory Reactivation; TMR)」という手法が注目されている。特に近年は、覚醒時にTMRを誘導する研究も散見されるが、分単位または時間単位の休息を挟んだ課題成績に着目した研究がほとんどであり、秒単位での課題成績に着目した研究は世界的に見ても無い。そこで、本研究では、急速に運動学習が促進される「マイクロオフライン学習」中に「TMR」を誘導できれば、学習効率をより向上できるとの仮説を立てた。以上のことから、TMRにおける休息期安静状態の修飾がマイクロオフライン学習に及ぼす影響を明らかにすることに焦点を当て実験を行った。
18歳以上の右利き健常男女に対してディスプレイ上に提示される1~4までの数字に対応するボタンを非利き手でできるだけ速く、正確に押すよう指示を行った。課題は10秒間のボタン押しと10秒間の休息を1試行として全36試行行い、対象者個人のマイクロオフライン学習量を評価した。また、マイクロオフライン学習とTMRとの神経生理学的な関連性を調べるために、課題中には頭皮脳波を計測した。TMRの知覚刺激は先行研究を参考にした聴覚刺激を用いた。実験結果、現時点でTMRの有無により学習パターンに差が生じる傾向を認めている。また、全学習量の中で課題中の学習量よりも休息中の学習量(マイクロオフライン学習)が多くを占める傾向を認めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

実験デザインの構築ならびにデータ計測が予定通りに進んでいるため。

Strategy for Future Research Activity

現在行っているTMRの介入パターン(介入時間、介入刺激のパターン)を調整し、TMRがマイクロオフライン学習に及ぼす影響について更に詳細に検討する。同時にTMR付加中の脳波を用いてネットワーク解析を行うことで、TMRがマイクロオフライン学習に及ぼす影響について、神経生理学的に明らかにする。

  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 運動イメージに基づくBrain-machine Interface(BMI)が切り拓く新たな神経理学療法の可能性2024

    • Author(s)
      菅田 陽怜
    • Journal Title

      理学療法学

      Volume: 51 Pages: 18~21

    • DOI

      10.15063/rigaku.51-1kikaku_Sugata_Hisato

  • [Journal Article] Functional connectivity via the dorsolateral prefrontal cortex in the late phase of rest periods predicts offline learning2024

    • Author(s)
      Kawasoe Ryushin、Takano Sou、Yasumoto Yui、Takeo Yuhi、Matsushita Kojiro、Sugata Hisato
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 822 Pages: 137645~137645

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2024.137645

  • [Journal Article] Effect of a Body Part Action on Body Perception of the Other Inactive Body Part2023

    • Author(s)
      Hara Masayuki、Sugata Hisato、Otsuru Naofumi、Takasaki Masaya、Ishino Yuji、Mizuno Takeshi、Miki Masahito、Kanayama Noriaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems

      Volume: 15 Pages: 1301~1313

    • DOI

      10.1109/tcds.2022.3210659

  • [Presentation] こころの科学と運動学習2023

    • Author(s)
      菅田陽怜
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 運動学習の先端脳機能研究から考える「理学療法」の原点回帰と汎化2023

    • Author(s)
      菅田陽怜
    • Organizer
      九州理学療法士学術大会2023 in 熊本
    • Invited
  • [Presentation] Caudate connectivity parallels rapid consolidation of skill2023

    • Author(s)
      H. SUGATA, F. IWANE, W. HAYWARD, V. AZZOLLINI, D. DASH, R. SALAMANCA-GIRON, M. BONSTRUP, E. R. BUCH, L. G. COHEN
    • Organizer
      Neuroscience 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crowdsourced evaluation of the relationship between age and early procedural skill learning2023

    • Author(s)
      W. HAYWARD, E. BUCH, F. IWANE, V. AZZOLLINI, H. SUGATA, D. DASH, R. F. SALAMANCA-GIRON, L. G. COHEN
    • Organizer
      Neuroscience 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pupil linked arousal during early skill learning2023

    • Author(s)
      D. DASH, F. IWANE, R. SALAMANCA-GIRON, W. HAYWARD, H. SUGATA, V. AZZOLLINI, M. BONSTRUP, E. R. BUCH, L. G. COHEN
    • Organizer
      Neuroscience 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オフライン運動学習の個人差は再学習直前のネットワークダイナミクスによって規定される2023

    • Author(s)
      川添 隆伸, 高野 創, 安元 優衣, 松下 光次郎, 菅田 陽怜
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [Presentation] 視覚誤差課題を用いた仮想環境における運動学習と実環境における運動学習の転移2023

    • Author(s)
      竹尾 雄飛, 原 正之, 安元 優衣, 菅田 陽怜
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [Presentation] ペルチェ素子を用いた温感提示がMEG計測に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      祖父江 祐太, 大鶴 直史, 菅田 陽怜, 三木 将仁, 大西 秀明, 原 正之
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [Presentation] レーザ変位計を用いた喉頭挙上の計測2023

    • Author(s)
      小松崎彪士, 菅田陽怜, 三木将仁, 原正之
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [Book] 運動学習2023

    • Author(s)
      藤澤宏幸、鈴木博人
    • Total Pages
      179
    • Publisher
      メディカルプレス
    • ISBN
      9784910614403

URL: 

Published: 2024-12-25  

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