| 研究課題/領域番号 |
20KK0226
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
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| 研究分担者 |
青井 伸也 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60432366)
結城 笙子 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60828309)
藤木 聡一朗 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90770173)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 歩行 / 運動学シナジー / 肢間協調 / 適応 / 小脳 / 脊髄小脳失調症 / 小脳梗塞 / 歩容遷移 / シナジー / 脊髄 / 神経筋骨格モデル / 動力学シミュレーション / パターン生成 / 左右分離型ベルトトレッドミル / マウス / ラット / 中枢パターン生成器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
歩行運動における肢運動の協調とその適応的制御に関わる脊髄小脳ループの働きについて、小脳のニューロン活動の記録解析と光遺伝学的神経活動阻害を主とした神経生理学的実験研究を行うとともに、計算論的神経科学研究として、脊髄内神経回路、小脳皮質神経回路、それらを繋ぐ脳幹下行路や上行路を組み込んだ脊髄小脳ループを構築し、適応的制御の数理的シミュレーション、さらには、筋骨格モデルを融合させた動力学シミュレーションにより、適応的制御の回路構造と、このclosed loopによって発現し得る情報処理機能について解明する。
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| 研究成果の概要 |
歩行を円滑かつ安定に遂行するために、１つの下肢（げっ歯類では後肢）においては、股関節、膝関節、足関節の３関節が協調的に働く運動学シナジーを有していることが重要であり、さらに、後肢や前肢の左右間での肢間協調は歩行における重心の移動や直進における安定性に非常に重要な働きを持っている。本研究においては、ラットや遺伝子変異マウスを対象に、主として左右分離型ベルトトレッドミル上での歩行の適応について、生理学的および運動学的解析を行うとともに、解剖データに基づいた神経筋骨格の数理モデルによる動力学シミュレーションを用いて歩行の変容について検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
身体運動の適応的制御において、小脳が重要な役割を果たしているであろうことは既に示唆されているが、その一方で、小脳の障害として、脊髄小脳失調症や小脳梗塞によりその制御動態がどのような影響を受けるのかについては、未だ詳細には解明されていなかった。本研究の研究成果は、小脳障害による歩行制御機能の減退について詳細に明らかにするとともに、神経筋骨格モデルによる動力学シミュレーションから歩行に関わる神経制御機構のメカニズムに示唆を与える重要な所見を得ることができた。これらの成果は、脊髄小脳失調症などの小脳障害に対する治療やリハビリテーションのために非常に重要な基礎的知見であると考えられる。
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