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運動学習制御における内部モデル機能の長期記憶形成の解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K19936
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

本多 武尊  公益財団法人東京都医学総合研究所, 基盤技術支援センター, 主任研究員 (20761307)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード内部モデル / 長期記憶 / 小脳 / 運動学習 / 順モデル / 逆モデル / 短期記憶
研究開始時の研究の概要

プリズム適応課題において学習される短期記憶がどのような条件で長期記憶へ移行するのかについてヒトの行動実験で明らかにし(実験研究)、その結果に基づいて、理論的枠組みを構築し、クリニカルインデックスを開発する(理論研究)。このインデッ クスを使用して小脳に障害のある患者の短期記憶形成機能や長期記憶形成機能について分布を調査し記憶に関する小脳の障害を明らかにする(臨床研究)。以上の融合的 研究により短期記憶の長期記憶への移行のメカニズムを解明することを目的とする。長期的に効果のあるリハビリテーションの開発の基礎的知見になることが期待される。

研究成果の概要

小脳は学習を行うことで内部モデルを構築し、日常の運動をスムーズに行うことを実現していると考えられている。その内部モデルを長期記憶として形成することによって、より安定的な運動を実現していることを示唆した。具体的に、本研究で、(1)プリズム適応課題を応用したヒトの行動実験を行い、時間経過に伴って既に学習した内部モデルが学習前の内部モデルの状態に戻ることはなく、学習した内部モデル情報を維持していたことを発見した。 (2)理論的枠組みを構築し、小脳の内部モデル機能を明らかにした。(3)この理論的知見に基づいたクリニカルインデックスを開発し、脊髄小脳変性症患者の小脳の運動学習機能について計測した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

小脳の内部モデル情報は外部情報によって更新されること、そして、外部情報がない状況では時間に伴った変化は観察されなかったという本研究の成果により、小脳は多様な内部モデルを学習する柔軟性を持ち、さらに、学習した内部モデルを維持する頑健性をも持つことが示唆され、小脳の内部モデル機能の理解が進んだ。また、脊髄小脳変性症による小脳への影響によって、軽症時には内部モデルの学習低下が見られる一方で内部モデル情報は維持され、そして、重症時にはその内部モデル情報も失われ始めることから、この知見に基づいたリハビリテーションの開発などの貢献が期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Temporal Relationship between Impairment of Cerebellar Motor Learning and Deterioration of Ataxia in Patients with Cerebellar Degeneration2023

    • 著者名/発表者名
      Honda Takeru、Matsumura Ken、Hashimoto Yuji、Yokota Takanori、Mizusawa Hidehiro、Nagao Soichi、Ishikawa Kinya
    • 雑誌名

      The Cerebellum

      巻: - 号: 4 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/s12311-023-01545-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assessment and Rating of Motor Cerebellar Ataxias With the Kinect v2 Depth Sensor: Extending Our Appraisal2020

    • 著者名/発表者名
      Honda Takeru、Mitoma Hiroshi、Yoshida Hirotaka、Bando Kyota、Terashi Hiroo、Taguchi Takeshi、Miyata Yohane、Kumada Satoko、Hanakawa Takashi、Aizawa Hitoshi、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki、Mizusawa Hidehiro、Manto Mario、Kakei Shinji
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurology

      巻: 11 ページ: 1-14

    • DOI

      10.3389/fneur.2020.00179

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脊髄小脳変性症における小脳運動学習と運動失調の経時的変化2022

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      日本小脳学会 第13回学術集会・総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 小脳基礎研究に基づいた小脳障害の理解2022

    • 著者名/発表者名
      本多 武尊
    • 学会等名
      日本小脳学会 第1回小脳リハビリテーション研究セクションセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Changes in adaptation index and SARA score over time in prism adaptation tasks2021

    • 著者名/発表者名
      本多 武尊
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suggestions on Research Outside a Medical Center2020

    • 著者名/発表者名
      Takeru HONDA
    • 学会等名
      16th International Child Neurology Congress & 49th Child Neurology Society Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cerebellar development from view points of theory and clinical sides2020

    • 著者名/発表者名
      Takeru HONDA
    • 学会等名
      第53回日本発生生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Symmetry and Symmetry breaking of Tandem Internal Models2020

    • 著者名/発表者名
      Takeru HONDA
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳タンデム内部モデルの計算原理2020

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      2019 年度冬の LA シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 小脳の運動学習機能から考えるリハビリテーション2019

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      第1回 小脳リハビリテーション研究会 2019年9月21日
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 理論からみる小脳研究の歩み2019

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      第13回MotorControl研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory for explicit switch of cerebellar tandem internal models2019

    • 著者名/発表者名
      Takeru Honda
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 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] 神経疾患と長期記憶の研究における小脳プラットフォームの将来性2019

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      第123回MPS・第58回BIO合同研究発表 特別企画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プリズム適応課題における小脳内部モデルのタンデム学習理論2019

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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