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固視中の視線ゆらぎに基づく眼球姿勢制御と神経疾患によるその変容に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20J13713
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

小澤 誠  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード固視微動 / ドリフト / マイクロサッケード / 注視誘発眼振 / 眼球運動系 / ニューロメカニカルモデル / 外眼筋 / パーキンソン病
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は,固視微動(静止物体をじっと見ているときに不随意かつ持続的に生じる視線の微小なゆらぎ)の特性に基づき,眼球姿勢維持の神経制御メカニズムを解明することである.方向の異なる様々な固視点(平衡姿勢)における健常者およびパーキンソン病(PD)患者の固視微動を計測し,健常者の眼球姿勢ゆらぎ特性と疾患によるその変容を実験的に明らかにする.また,連続・離散確率過程が混在するハイブリッド制御系を用いて,固視微動のモデル化・解析により眼球姿勢制御機構を解明する.健常状態と非健常状態を比較することで,PD患者の重症度診断や治療効果の検証方法の開発に繋げたい.

研究実績の概要

本研究課題の目的は,固視中の眼球姿勢維持に関する脳神経制御メカニズムおよび神経疾患によるその変容機構を明らかにすることである。研究計画は,1.「健常者の固視微動の計測とそのゆらぎ特性の解析」,2.「 健常者の固視微動のゆらぎ特性を再現する数理モデルの構築」,3.「 パーキンソン病患者の固視微動の計測とそのゆらぎ特性の解析」,4.「健常者と神経変性疾患患者の固視微動動体を統合する眼球姿勢制御機構の提案」の4段階から成り,当該年度においては主に1.と2.に関して主要な研究成果が得られた。1.に関しては,健常者の固視微動の水平偏心固視位置依存性を定量化することにより,固視微動に含まれるドリフト(ブラウン運動様の眼球運動成分)は水平偏心固視によって顔中心方向に一方向性の線形トレンドを呈することを明らかにした。また,固視微動に含まれるマイクロサッケード(弾道的な眼球運動成分)は水平偏心固視によって発生するドリフトのトレンドを打ち消すように,その振幅と発生頻度を変調させていることが明らかになった。すなわち,固視中の視線はマイクロサッケードの合間に,あたかも常に正面を向いた準安定平衡姿勢が存在するかのように,求心的なドリフトによって正面に向かってゆっくりと緩和し,マイクロサッケードの働きによってドリフトと反対方向に間欠的に目標位置へ引き戻されているわけである。これは固視微動と注視誘発眼振の統合的な理解を可能にした点で画期的である.2.に関しては,ヒト眼球運動系の機械力学的パラメータに関する先行研究を精査し,前述した求心性ドリフトを定量的に再現するニューロメカニカルモデル(確率微分方程式モデル)を構築することに成功した。以上より,これまで十分に知られていなかった健常者の水平偏心固視制御の詳細なメカニズムを明らかにし,神経変性疾患によるその変容機構を研究するための基盤を構築することができた.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Stochastic physiological gaze-evoked nystagmus with slow centripetal drift during fixational eye movements at small gaze eccentricities2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Ozawa、Yasuyuki Suzuki、Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 16 ページ: 842883-842883

    • DOI

      10.3389/fnhum.2022.842883

    • 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] 視覚探索時の注視点ネットワークが示すスモールワールド性2020

    • 著者名/発表者名
      宝 財吉拉呼,加賀谷 文紀,松井 瑞季,津野 将行,小澤 誠,野村 泰伸,塚田 章,前田 義信
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: J103-A(7) ページ: 142-151

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Gaze-evoked nystagmus with centripetal drifts and centrifugal microsaccades during gaze fixation and its minimal neuromechanical model2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto Ozawa, Yasuyuki Suzuki, Taishin Nomura
    • 学会等名
      Neural Coding 2021 14th International Neural Coding Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジャンプ拡散過程を用いた固視微動のニューロメカニカルモデル2020

    • 著者名/発表者名
      小澤 誠,鈴木 康之,野村 泰伸
    • 学会等名
      第30回日本神経回路学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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