運動スキルの発現と獲得における脊髄小脳ループの役割の解明

• 研究課題/領域番号: 15K01498
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 身体教育学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90252725)
• 研究分担者: 舩戸 徹郎 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40512869) ; 青井 伸也 京都大学, 工学研究科, 講師 (60432366)
• 研究協力者: 藤木 聡一朗 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 歩行 / 小脳 / 脊髄 / 適応 / 筋骨格モデル / 神経制御モデル / 動力学シミュレーション / 位相調節 / 感覚情報 / 股関節 / 神経筋骨格モデル / 運動スキル / ラット / シナジー / 脳梗塞

研究成果の概要

運動の生成における神経・筋系の冗長多自由度性の問題に対して、実際の運動においては複数の関節が時間的・空間的関係性を保ちながら動くというように、関節間の協調としての運動学シナジーを環境の変化に適応的に制御することにより運動スキルは達成される。本研究は、歩行運動の際の環境の変化に応じた新たなスキルの発現と獲得における脊髄小脳ループの役割について、ラットを用いた神経生理学的実験と、ラットにおける神経筋骨格モデルによる動力学シミュレーションの両面から解析した。

研究成果

• [雑誌論文] Progressive impairment of cerebellar mGluR signalling and its therapeutic potential for cerebellar ataxia in spinocerebellar ataxia type 1 model mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuvaev AN, Hosoi N, Sato Y, Yanagihara D, Hirai H.
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 595(1) 号: 1 ページ: 141-164
  • DOI: 10.1113/jp272950
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exercise-induced expression of monocarboxylate transporter 2 in the cerebellum and its contribution to motor performance. (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hoshino, Susumu Setogawa, Yu Kitaoka, Hiroyuki Masuda, Yuki Tamura, Hideo Hatta, Dai Yanagihara.
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 633 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2016.09.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of GluD2 in fear-conditioned bradycardia in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kotajima-Murakami, H., Narumi, S., Yuzaki, M., Yanagihara, D.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 11 ページ: e0166144-e0166144
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0166144
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ネコの歩行運動と四脚歩行ロボット (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳原 大, 藤木 聡一朗
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 65 ページ: 467-471
• [雑誌論文] げっ歯類（マウス・ラット）の障害物回避歩行 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 和, 瀬戸川 将, 青木 祥, 柳原 大
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 65 ページ: 461-466
• [雑誌論文] 姿勢と歩行の制御における新たな小脳機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳原 大
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 33 ページ: 763-766
• [学会発表] 歩行中の位相リセットのシンプルな神経筋骨格モデルに基づく数理解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗、青井伸也、柳原 大、土屋和雄
  • 学会等名: 第30回自律分散システムシンポジウム
• [学会発表] Photothrombosis法を用いた小脳梗塞が歩行機能に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 淺香明子、柳原毬夏、藤木聡一朗、李佐知子、彼末一之、石川欽也、柳原 大
  • 学会等名: 第16回姿勢と歩行研究会
• [学会発表] ラットの左右分離型トレッドミル歩行計測に基づく神経制御モデルの構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗、青井伸也、舩戸徹郎、土屋和雄、柳原 大
  • 学会等名: 第16回姿勢と歩行研究会
• [学会発表] ラットの神経筋骨格モデルを用いた歩容生成とエネルギー効率の考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 戸枝美咲、青井伸也、藤木聡一朗、舩戸徹郎、土屋和雄、柳原 大
  • 学会等名: 第16回姿勢と歩行研究会
• [学会発表] ラット後肢左右分離型トレッドミル歩行の運動学シナジー解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗, 佐藤陽太, 舩戸徹郎, 青井伸也, 土屋和雄, 柳原 大
  • 学会等名: 第29回自律分散システムシンポジウム
  • 発表場所: 調布クレストンホテル（東京都調布市）
  • 年月日: 2017-01-30
• [学会発表] 運動予測の最適化と運動主体感について (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本知晃, 柳原 大
  • 学会等名: 第29回自律分散システムシンポジウム
  • 発表場所: 調布クレストンホテル（東京都調布市）
  • 年月日: 2017-01-30
• [学会発表] Lesions to the olivo-cerebellar pathway disturbed a toe trajectory during stepping over an obstacle in rat (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Aoki, S., Yanagihara, D.
  • 学会等名: The Society for Neuroscience Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Synergy analysis of rat walling for elucidating the dysfunction due to neurological disorder (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, R., Funato, T., Yanagihara, D., Fujiki, S., Sato, Y., Aoi, S., Tsuchiya, K.
  • 学会等名: The Society for Neuroscience Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of adaptive interlimb coordination during locomotion on split-belt treadmill using a rat hindlimb neuromusculoskeletal model (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiki, S., Aoi, S., Funato, T., Tsuchiya, K., Yanagihara, D.
  • 学会等名: The Society for Neuroscience Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Intersegmental coordination of bipedally standing rat (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Y., Funato, T., Yanagihara, D., Sato, Y., Fujiki, S., Aoi, S., Tsuchiya, K.
  • 学会等名: The Society for Neuroscience Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] ラットの左右分離型トレッドミル歩行の計測とシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗, 青井伸也, 舩戸徹郎, 柳原 大, 土屋和雄
  • 学会等名: 第31回生体・生理工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪国際交流センター（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-11-03
• [学会発表] ラットの神経筋骨格モデルを用いた感覚フィードバックの障害による歩行機能障害とその回復に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戸枝美咲, 青井伸也, 藤木聡一朗, 舩戸徹郎, 土屋和雄, 柳原 大
  • 学会等名: 第71回日本体力医学会大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] The optimization of Sensory Prediction and Sense of Agency (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., Yanagihara, D., Tanno, Y.
  • 学会等名: 31st International Congress of Psychology
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] ラットの神経筋骨格モデルに基づく左右分離型トレッドミル歩行における長期適応の生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤木聡一朗, 青井伸也, 舩戸徹郎, 柳原 大, 土屋和雄
  • 学会等名: 第28回自律分散システムシンポジウム
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス学士会館（広島県 東広島市）
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] 筋シナジー制御を用いた四肢神経筋骨格モデルの歩容生成とエネルギー効率の考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸枝美咲, 青井伸也, 舩戸徹郎, 土屋和雄, 柳原 大
  • 学会等名: 第70回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 和歌山県民文化会館（和歌山県 和歌山市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 腹側被蓋野破壊が歩行時の障害物回避動作へ及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸川 将, 柳原 大
  • 学会等名: 第70回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 和歌山県民文化会館（和歌山県 和歌山市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Investigation of adaptive split-belt treadmill walking by the hindlimbs of rats. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujiki, S., Aoi, S., Yanagihara, D., Funato, T., Sato, Y., Senda, K., Tsuchiya, K.
  • 学会等名: The 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Milano Conference Center (Milan, Italy)
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating adaptation in hindlimb split-belt treadmill walking by rats using kinematic measurement and a neuromusculoskeletal model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Aoi, S., Fujiki, S., Yanagihara, D., Funato, T., Sato, Y., Tomita, N., Ogihara, N., Senda, K., Tsuchiya, K.
  • 学会等名: 2015 ISPGR World Congress
  • 発表場所: Melia Sevilla Hotel (Seville, Spain)
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会