高分解能三次元位置計測手法を用いた運動ー神経情報相関解析システムの開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62870003
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 本郷 利憲 東京大学, 医学部, 教授 (60013843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤塚 孝雄 山形大学, 工学部, 教授 (80091875) ; 佐々木 成人 東京大学, 医学部, 助教授 (50110490)
• Keywords: 赤外線発光ダイオード / 位置計測 / 指向運動 / 標的到達運動 / 筋電図 / 運動解析

Research Abstract

本研究では自然に近い無拘束の動物の運動解析を行うため、昨年度赤外線LED、PSDを用いて時間、空間分解能各々1ms、0.5mmの精度でon-lineで運動解析するシステムを開発した。本年度は1.運動時の筋電図(EMG)、眼球運動(EOG)等の情報も取り込み、運動との対応関係、相関を解析するシステムを開発し、2.この運動解析システムを用いて標的到達運動(target reaching movement)と指向運動を解析し、さらに実際の運動定量解析に使用しやすいように改良を加えた。
このシステム全体を開発した上で特記すべきことは
1.高い時間、空間分解能は高感度、高性能のPSD及び小型、広指向性、高光出力LEDが開発されたことに負うことが大きかった。
2.自然な運動は多くの場合回転、捻転を伴う。このような運動を忠実に記録することは、広指向性のLEDを使用することで解決できた。
3.LEDの駆動に500KHzの高周波パルスを用いたためノイズが記録計に入り、その除去に苦労したが、シールド方法の工夫で解決できた。
4.自然な運動を損なうことなく動物にLEDを取りつける方法を開発した。この方法を用いると、手に若干の負荷をかける最初の方法と違って、運動の軌跡が円滑になり、また運動のパターンすら変ることが明らかになった。このことは、計測操作上の負荷によって運動のstrategyが変ることを示し、運動解析に際して考慮すべき重要なことと考える。
5.カイニン酸により脳の微小破壊を行った動物で、歩行や指向運動が一見正常な場合でも、この方法で運動障害を検出し定量的に記述することができた。
この解析システムは今後人間を含めた動物の定量解析システムとして有効に使用できると考えられる。

Research Products

• [Publications] Aoyama,M.: Journal of Physiology. 398. 233-257 (1988)
• [Publications] Hongo,T.: Neurosci.Res.5. 563-566 (1988)
• [Publications] Hongo,T.: Progress in Brain Res.(O.Pompeiano and J.H.J.Allum Eds.)Elsevier. 76. 155-162 (1988)
• [Publications] Isa,T.: Neurosci.Lett.87. 233-239 (1988)
• [Publications] Isa,T.: Neurosci.Lett.90. 89-94 (1988)
• [Publications] Akatsuka,T.: Proc.of World Cong.on Medical Physics and Biomedical Engineering XIIV.333 (1988)