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小脳内部モデルが関与する認知機能の解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K11282
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関東京医科歯科大学 (2023)
公益財団法人東京都医学総合研究所 (2021-2022)

研究代表者

本多 武尊  東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 特任助教 (20761307)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード内部モデル / 小脳 / ウィスコンシンカード分類課題 / プリズム適応課題 / 順モデル / 逆モデル / 認知機能 / 脊髄小脳変性症
研究開始時の研究の概要

小脳で学習され形成される内部モデルが認知機能とどのような関係があるのかにつ 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について分布を調査し認知機能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、小脳の内部モデル機能が関与する認知機能メカニズムの解明を目的とする。小脳機能回復のためのリハビリテーションばかりでなく、障害部位に対して小脳が補正す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。

研究実績の概要

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。また、先行研究で内部モデル情報を切り替えられる機能を発見した。そこで、本研究では、小脳で学習され形成される内部モデルが認知機能とどのような関係があるのかを学術的な問いとして、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、機能評価のためのクリニカルインデックスを開発する(理論研究)。このクリニカルインデックスを使用して小脳に障害のある患者の分布についてを調査し認知機能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、小脳の内部モデル機能が関与する認知機能メカニズムの解明を目的として研究を進める。

当該年度も7月、8月を中心にCOVID-19感染拡大の影響を受け、新規の被験者数を増やすことが困難な状況であった。しかしながら、理論的枠組みとして構築した理論式をベースにした理論モデルの計算機シミュレーションが進み、健常者で見られる運動戦略について小脳が関与する認知機能としての思考に関する行動の再現に成功した。この運動戦略はルールの類推を伴っており、前頭前野と小脳の関わりがより一層見えてきた。その結果、ルールの類推に関する認知機能ばかりでなくそれを含む思考についてのメカニズムを説明する理論モデル構築が進み、そのメカニズム解明へ向けての実験を検証できるところまで進んだ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

注視点の計測に成功しウィスコンシンカード分類課題について眼球運動でも遂行できるシステムの計測精度を上げ、理論研究においても健常者の思考を再現できる理論モデルの構築と計算機シミュレーションに進展があった一方で、COVID-19の影響があり、被験者数を増やすことができなかったため、やや遅れていると判断する。

今後の研究の推進方策

健常者や脊髄小脳変性症患者を中心に被験者数を増やし、認知機能に関する理論モデルの妥当性を検証のためデータ収集と解析を進めていく。また、それらの 成果を論文にまとめる。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2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
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 協調運動障害を理解し理学療法に貢献する小脳理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 雑誌名

      理学療法

      巻: 40 ページ: 974-985

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cerebellar Learning in the Prism Adaptation Task2023

    • 著者名/発表者名
      Takeru Honda , Hidehiro Mizusawa
    • 雑誌名

      Trials for Cerebellar Ataxias [From Cellular Models to Human Therapies]

      巻: 1 ページ: 363-377

    • DOI

      10.1007/978-3-031-24345-5_12

    • ISBN
      9783031243448, 9783031243455
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 深度センサ(Kinect v2)を用いた脊髄小脳失調症31型患者の動作の定量評価2024

    • 著者名/発表者名
      本多武尊、青木華古、天野晶子、東美和、永田哲也、横田隆徳、石川欽也
    • 学会等名
      日本小脳学会 第14回学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 小脳内部モデルのタンデム学習理論による基礎と臨床の架け橋2023

    • 著者名/発表者名
      本多武尊
    • 学会等名
      第21回日本神経理学療法学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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2023

    • 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 実施状況報告書
  • [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
    • 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

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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