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運動領野から視覚領野へのクロスモーダル抑制の機能的役割および形成ルールの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H04492
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90030:認知科学関連
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構 (2021-2023)
大阪大学 (2020)

研究代表者

守田 知代  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 主任研究員 (60543402)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード機能的MRI / クロスモーダル抑制 / 運動 / 発達 / Negative BOLD / Negative BOLD信号 / 視覚野 / 運動領野 / 視覚領野 / 可塑性
研究開始時の研究の概要

脳神経系の抑制機能は、脳システムが適切に作動するために重要な役割を果たす。中でも、脳の機能領域間で起こる抑制は、ある領域が無関係な領域からの干渉を受けずに機能することを可能にすると想定されているが、その理解は大幅に遅れている。本研究では、成人を対象に運動中の脳活動を機能的MRIを用いて計測し、運動中に視覚領野でみられるクロスモーダル抑制(Negative BOLD現象)に着目し、この抑制の機能的役割、作用動態および発達に伴う形成過程など多角的な視点から包括的に理解することを目指す。

研究成果の概要

脳の機能領域間の抑制は、ある領域が無関係な領域からの干渉を受けずに特定の機能に従事することを可能にすると想定されるが、その理解は大幅に遅れている。本研究では、視覚を必要としない運動中に視覚野でみられるNegative BOLD信号(抑制)に着目し、クロスモーダル抑制の機能的役割、作用動態、形成過程を調べた。視覚野における抑制は、他の感覚情報処理に対する干渉の軽減に関わること、視覚野の活動状態に依存して変化すること、視覚野の使用経験に依存して形成されることが分かった。これらの結果は、ある感覚野の反応性が発達に伴い高まる一方で、その領域を抑制するシステムが同時に形成される可能性を示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、人の脳領域間の抑制機構に関して、主に成人の脳における現象の記述に留まる程度で、その理解は遅れていた。本研究では、成人に加えて、子供、高齢者、視覚障碍者を対象として、機能的MRIを用いてクロスモーダル抑制を多角的観点から調査した。一連の結果から、ある領域が発達に伴い反応性を獲得することに加え、その領域を抑制するシステムが同時に形成されることによって、脳システムの安定した作動が実現されている可能性が示唆された。これは、人の脳に対する理解を大きく前進させるだけでなく、人工知能システムの構築に対して新たな視点を付け加える重要な意義をもつ。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Functional and Structural Properties of Interhemispheric Interaction between Bilateral Precentral Hand Motor Regions in a Top Wheelchair Racing Paralympian.2023

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., Takemura, H., Naito, E.
    • 雑誌名

      Brain sciences

      巻: 13 号: 5 ページ: 715-715

    • DOI

      10.3390/brainsci13050715

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural and functional features characterizing the brains of individuals with higher controllability of motor imagery.2023

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., Furuta, T., Miura, G., Naito, E.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.10.11.560970

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hyper-adaptation in the human brain: Functional and structural changes in the foot section of the primary motor cortex in a top wheelchair racing Paralympian.2022

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., Hirose, S., Kimura, N., Takemura, H., Asada, M. & Naito, E.
    • 雑誌名

      Frontier in System Neuroscience

      巻: 16 ページ: 780652-780652

    • DOI

      10.3389/fnsys.2022.780652

    • 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] Facilitation of hand proprioceptive processing in paraplegic individuals with long-term wheelchair sports training.2022

    • 著者名/発表者名
      Morita, T. & Naito, E.
    • 雑誌名

      Brain sciences

      巻: 12 号: 10 ページ: 1295-1295

    • DOI

      10.3390/brainsci12101295

    • 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] Bimanual digit training improves right-hand dexterity in older adults by reactivating declined ipsilateral motor-cortical inhibition2021

    • 著者名/発表者名
      Naito, E., Morita, T., Hirose, S., Kimura, N., Okamoto, H., Kamimukai, C., & Asada, M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22696-22696

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02173-7

    • 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] Existence of Interhemispheric Inhibition between Foot Sections of Human Primary Motor Cortices: Evidence from Negative Blood Oxygenation-Level Dependent Signal.2021

    • 著者名/発表者名
      Naito, E., Morita, T., Kimura, N. & Asada, M.
    • 雑誌名

      Brain Sciences

      巻: 11 号: 8 ページ: 1099-1099

    • DOI

      10.3390/brainsci11081099

    • 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] Examination of the development and aging of brain deactivation using a unimanual motor task2021

    • 著者名/発表者名
      Morita T, Asada M and Naito E
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: ― 号: 13-14 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1080/01691864.2021.1886168

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Importance of the Primary Motor Cortex in Development of Human Hand/Finger Dexterity2020

    • 著者名/発表者名
      Naito Eiichi、Morita Tomoyo、Asada Minoru
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: online ahead of print 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/texcom/tgaa085

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Grey matter expansion of social brain networks in individuals high in public self-consciousness2023

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., & Naito, E.
    • 学会等名
      29th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bimanual training reactivates interhemispheric inhibition and improves hand dexterity in elderly2023

    • 著者名/発表者名
      Naito, E., Hirose, S. & Morita, T.
    • 学会等名
      29th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Promotion of cross-modal and default mode network inhibitions in young racing car drivers2022

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., Asada, M. & Naito, E.
    • 学会等名
      第45回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Developmental and age-related changes in brain deactivation during a unimanual motor task.2021

    • 著者名/発表者名
      Morita, T., Asada, M. & Naito, E
    • 学会等名
      27th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tissue properties along the corticospinal tract of the wheelchair racing athlete: a case study.2021

    • 著者名/発表者名
      Takemura, H., Kimura, N., Morita, T. & Naito, E.
    • 学会等名
      27th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動課題中における活動抑制の発達的変化2020

    • 著者名/発表者名
      守田知代,浅田稔,内藤栄一
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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