動きの癖を改善する生理学的メカニズムの解明と新しいトレーニング方法の提案に向けて

• 研究課題/領域番号: 16K12973
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 身体教育学
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 青木 祥 沖縄科学技術大学院大学, 神経生物学研究ユニット, 研究員 (80720672)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 線条体 / 動作の癖 / シークエンス学習 / ラット / 習慣動作 / 運動制御 / 習慣的行動 / 大脳基底核 / コリン作動性介在ニューロン / 行動 / 身体運動

研究成果の概要

本研究は、スポーツ競技者や指導者を悩ます動きの癖について、その抑制および改善に関わる神経生理学的メカニズムを明らかにすることを目的とした。事前に獲得した習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を別の似た動作に置換するSubstitution課題の二つの実験パラダイムを設定し、線条体内でアセチルコリンを放出するコリン作動性介在ニューロンを人為的に活性化すると、予め獲得した習慣動作の置換能力が高まることを発見した（Aoki et al., Eur J Neurosci., 2018）。これは、線条体コリン作動性介在ニューロンの活性化により動作の癖の改善能力を高められる可能性を示している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動作の癖を他の動作に置換するという概念は新しく、かつその神経基盤として線条体コリン作動性介在ニューロンの機能を明らかにできたことは行動神経科学分野における重要な知見である。また、スポーツ科学・身体運動科学分野において、どのようにして体に染みついた動きの癖を直すのかという問いは難問である。今後、ヒトを対象とした新規トレーニングの開発といった研究に対して、本研究はどのような脳部位あるいは細胞の活性化を狙ってトレーニングを行うべきかという重要知見を与えると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Salk Institute for Biological Studies(米国)
• [国際共同研究] Salk Institute(米国)
• [雑誌論文] Cerebellar modules and their role as operational cerebellar processing units. (2018)
  • 著者名/発表者名: Richard Apps, Richard Hawkes, Sho Aoki, Amanda M. Brown, Gang Chen, Timothy J. Ebner, Philippe Isope, Elizabeth P. Lackey, Charlotte Lawrenson, Bridget Lumb, Martijn Schonewille, Roy V. Sillitoe, Ludovic Spaeth, Izumi Sugihara, Antoine Valera, Jan Voogd, Douglas R. Wylie Tom J.H. Ruigrok
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 17 号: 5 ページ: 654-682
  • DOI: 10.1007/s12311-018-0952-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cholinergic interneurons in the rat striatum modulate substitution of habits (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Andrew W. Liu, Yumiko Akamine, Aya Zucca, Stefano Zucca, Jeffery R. Wickens
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 47 号: 10 ページ: 1194-1205
  • DOI: 10.1111/ejn.13820
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pauses in cholinergic interneuron firing exert an inhibitory control on striatal output in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Zucca Stefano、Zucca Aya、Nakano Takashi、Aoki Sho、Wickens Jeffery
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.32510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multizonal Cerebellar Influence Over Sensorimotor Areas of the Rat Cerebral Cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki Sho、Coulon Patrice、Ruigrok Tom J H
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: in press 号: 2 ページ: 598-614
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx343
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Linking emotion to motion: novel interaction across “limbic” and “motor” cortico-basal ganglia loops (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki
  • 学会等名: OIST workshop: Neural Circuits for Motor Behavior
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiple viral tracings reveal an anatomical hierarchy in cortico-basal ganglia loops (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Jared. B Smith, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Xin Jin, Tom J.H. Ruigrok
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical evidence that multiple striatal regions influence motor cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Tom J.H. Ruigrok
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical evidence that multiple striatal regions influence motor cortex in the rat (2017)
  • 著者名/発表者名: Sho Aoki, Masakazu Igarashi, Patrice Coulon, Jeffery R. Wickens, Tom J.H. Ruigrok.
  • 学会等名: Procedural Learning Summer School
  • 国際学会