| 研究領域 | 身体－脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04772
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
南部 功夫 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (40553235)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 脳 / 低次元 / 皮質脳波 / TVGL / E/Iバランス / 脳活動計測 / 低次元化 / ネットワーク解析 / 脳波 / ネットワーク / 機能結合 / 低次元空間 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
指や上肢の機能回復を，両側(両半球)に存在する複数の運動関連領域よって実現するメカニズムは「超適応」の代表例である.しかし，両側運動関連領域による冗長性をどのように利用しており，どの程度の冗長性があるか等，詳細な原理は解明されていない.
そこで，本研究では超適応の基礎となる両側運動関連領域の冗長性および相互作用を解明することを目的とする. 特に，両側運動関連領域の結合は低次元空間上に表現されており，半球間結合の変化によって同じ運動を実現する冗長な高次元表現がある可能性を検証する.
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は超適応の解明に向けた脳状態空間表現を同定するための手法を開発することである．また，開発した手法を用いて特に両側の運動関連領域における低次元空間上でのダイナミクスを調べることで，超適応時の変化を検出することを目指す．この目的のため，昨年度から引き続き，無向グラフを用いた低次元空間同定手法（TVGL-based method）に皮質脳波についての解析を行った.
A.無向グラフを用いた低次元空間同定手法に関する検討
本年度は特に皮質脳波を用いた解析を検討した。この解析の結果，低次元空間上において運動前から運動実行時にかけて徐々に変化する傾向が見られた．デルタ帯やシータ帯、アルファ帯においては、安静時から運動時にかけて３次元上で表現した軌道が離れていく様子が確認された一方で、ベータ帯や低ガンマ帯などでは軌道は密に固まるような傾向を示していた．また、高ガンマ帯においてはU字やV字のように軌道が変化すること様子が見られた。他の被験者でのデータを確認すると高ガンマ帯では軌道は円に近い軌道が確認できた。このことから，TVGLを用いた低次元空間同定手法によって，脳機能結合の低次元ダイナミクスを捉えられる可能性が示唆された．また、周波数帯によって異なる挙動を示す可能性が示唆された。
B.データ同化を用いた興奮抑制バランスの評価
次に，超適応を実現するための重要なメカニズムの一つである脱抑制性について検討するため、興奮と抑制のバランス（E/Iバランス）を評価できる手法を用いた解析を実施した。今回は左右の運動野付近の合計2つのチャネルに対して解析を行ったところ、運動開始に伴って左右のチャネルで異なるE/Iバランスの変化を観測することができ、皮質脳波から直接観測できないE/Iバランスを推定できる可能性を示唆した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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