| 研究課題/領域番号 |
21K07308
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分51030:病態神経科学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人東京都医学総合研究所 |
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研究代表者 |
石川 享宏 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (90595589)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 小脳 / 予測 / 運動制御 / 感覚予測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
小脳と大脳運動野は双方向の神経結合を介して協調的に働き、随意運動の円滑な遂行に寄与する。小脳から大脳運動野への出力は運動（筋活動）の調節信号と見なされることが多いが、一方で運動の結果として生じる感覚を予測し出力するとの仮説も提唱されている。小脳出力が具体的にどのような情報を持ち、運動制御においてどのような機能的役割を果たすのかを明らかにするため、本研究ではニホンザルを用いた神経生理学的研究を行う。小脳の出力部位である小脳核の神経活動の性質を調べることで、小脳出力が運動情報と感覚情報のどちらを担うのか、あるいは役割の異なる二つのシステムが併存しているのかを実験的に検証する。
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| 研究実績の概要 |
本課題の目的は小脳から大脳への出力部位である小脳核（特に歯状核）の神経活動が表現する情報の実体を神経生理学的に調べ、随意運動時の小脳出力が運動情報（筋肉を動かすための信号）と感覚情報（運動に伴って生じる感覚信号）のいずれを担うのか、あるいは役割の異なる二つのシステムが併存しているのかを単一細胞レベルで明らかにすることである。本課題を通じて運動制御における大脳-小脳間の情報処理のメカニズムと小脳の機能的役割を明確化することにより、小脳の失調が運動障害を引き起こすメカニズムを解明し、より信頼性の高い小脳機能の評価基準の策定やリハビリテーションへの貢献を目指す。
自発的な運動に伴う身体の動き（能動的動作）による神経活動と外部から力を加えて生じる受動的な身体の動き（受動的動作）における神経活動を比較するため、前年度に引き続き手首の単関節運動を利用した運動課題を用い、ニホンザルのトレーニングと並行してキネマティクスデータおよび筋活動データを収集・分析した。新たに未訓練のニホンザルに手首運動課題を習得させる必要性が生じたため進捗状況としては遅れているが、ハプティックデバイスSPIDAR-mouseを応用したシステムにより、ニホンザルが能動的に運動する際のキネマティクスをモーターによる機器の駆動で再現可能とした。ニホンザルは能動的動作と受動的動作のフェーズ切り替えを視覚情報を通して即時に理解し、２つの動作を区別しスムーズな課題の遂行が可能である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
受動的動作を制御するためのハプティックデバイスSPIDAR-mouseを応用したシステム開発はほぼ完了しており、サルが能動的に運動する際のキネマティクスをモーターによる機器の駆動で再現することを可能とした。しかし未訓練のニホンザルに手首運動課題を一から習得させる必要性が生じたため、神経生理実験に必要な２頭の訓練済みサルが揃わず、研究の進行が大きく遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
サルの運動課題訓練に注力するとともに小脳核での神経活動計測の準備を進め、訓練が完了次第速やかに神経活動データの収集を開始し、能動的動作と受動的動作における神経活動パターンの比較に取り組む予定である。
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