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サル覚醒行動下の光刺激による手指運動変化とベータ波位相の関係解明

研究課題

研究課題/領域番号 17KK0140
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 脳計測科学
研究機関東北大学

研究代表者

渡辺 秀典  東北大学, 医学系研究科, 助教 (00407686)

研究期間 (年度) 2018 – 2021
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
キーワード運動制御 / オプトジェネティクス(光遺伝学) / 脳波 / ベータ波 / 一次運動野 / 位相ロック / 感覚応答 / サル / 認知行動 / 上肢到達運動 / 上肢運動 / 神経科学 / 光操作
研究成果の概要

サル大脳皮質運動野でベータ波の特定位相が運動準備中の視覚刺激呈示時に出現する現象(位相ロック)を申請者は発見した.この現象の発生機序を調べるため光遺伝学的手法による光刺激で一次運動野の位相ロックを修飾した.研究は運動制御についてベータ波に着目しているシカゴ大学Dr. Hatsopoulosと共同実施した.光刺激は上肢到達課題中のサル大脳皮質一次運動野の広範囲に応答を与えた.運動閾値下光刺激に対して位相ロックは記録電極間で有意に促進された.本研究は覚醒下の一次運動野ベータ波周期の神経活動の光刺激による操作可能性を示し,感覚刺激に対する位相ロックに一次運動野の内因的の神経回路活動の関与を示唆する.

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳波に代表される神経活動の振動現象の機能解明は睡眠・記憶を介した免疫系強化や注意欠陥障害児の治療など社会的な期待を受けてる.また神経刺激による行動制御は社会性,パーキンソン病,意識覚醒等に深く関与する事実から神経科学における重要な基盤研究の1つである.行動に直接関係する大脳皮質運動野において周期的神経活動の操作可能性を示した本研究の社会・神経科学的意義は大である.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] The University of Chicago(米国)2019

    • 年月日
      2019-03-15
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Theta Dynamics Contribute to Retrieving Motor Plans after Interruptions in the Primate Premotor Area2021

    • 著者名/発表者名
      Hosaka Ryosuke、Watanabe Hidenori、Nakajima Toshi、Mushiake Hajime
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 2 号: 4

    • DOI

      10.1093/texcom/tgab059

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Forelimb movements evoked by optogenetic stimulation of the macaque motor cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe H, Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Fukata Y, Fukata M, Mushiake H, Nambu A
    • 雑誌名

      Nat Commun

      巻: 11 号: 1 ページ: 3253-3253

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16883-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Forelimb movements evoked by optogenetic stimulation of the macaque motor cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Hiromi Sano, Satomi Chiken, Kenta Kobayashi, Yuko Fukata, Masaki Fukata, Hajime Mushiake, Atsushi Nambu
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2019.12.13.876219

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 3D microelectrode array with optical stimulation for modulating neural network dynamics in the monkey motor cortex during a reaching task2022

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Kazutaka Takahashi, Kenta Kobayashi, Nicholas G. Hatsopoulos, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal dynamics of beta oscillation phase in the monkey motor cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Kazutaka Takahashi, Hajime Mushiake.
    • 学会等名
      Neural Oscillation Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sensorimotor integration for cued reaching movements through multiple bands of cortical oscillations from the motor and somatosensory cortices2019

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Takahashi, Hidenori Watanabe, Masaki Makitani, Hajime Mushiake.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D recordings using the Matrix Array2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Kazutaka Takahashi, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three dimensional dynamics of β oscillation phase in the monkey motor cortex during a reaching task2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Kazutaka Takahashi, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase Locking of β Oscillation in the Monkey Motor Cortical Areas2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Watanabe, Hajime Mushiake, Kazutaka Takahashi
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Increasing LFP theta power reflects protecting motor plans from an interruption in primate motor areas2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hosaka, Hidenori Watanabe, Toshi Nakajima, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Increasing LFP theta power reflects protecting motor plans from an interruption in primate motor areas2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hosaka, Hidenori Watanabe, Toshi Nakajima, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      11th Federation of European Neuroscience Societies forum
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 2021年 生体システム生理学研究実績

    • URL

      http://www.neurophysiology.med.tohoku.ac.jp/work/work03/work03_2021.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 神経細胞を光によって操作し、サルの手を動かすことに成功

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/06/press20200626-01-hand.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-01-25   更新日: 2023-01-30  

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