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2019 年度 実績報告書

身体変容への超適応の神経機構の解明

計画研究

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
研究課題/領域番号 19H05724
研究機関国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター

研究代表者

関 和彦  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワードtendon transfer / macaque monkey / muscle synergy / sensorimotor / ECoG / EMG
研究実績の概要

The musculoskeletal system changes over time (e.g. development, aging or by injury) and somatosensory and motor cortical areas, as well as subcortical areas are subject to substantial reorganization as a result of these changes. However, only little information is available about the central nervous system’s adaptations to this physically modified body and its underlying mechanisms. Aim of this study was to elucidate neural mechanism that underly this plasticity of the CNS to the bodily modification. This year, as well as improving surgical technique, we have finished analyzing muscle activity by using the concept of muscle synergy. We found that the activity of transferred muscles as well as the muscle synergy belonging to them could exhibit plasticity in rather complex patterns.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

In this year, we started to collaborate with a hand-surgeon to refine and improve our tendon-cross-transfer model and the underlying surgical procedure. Most significant adaptation being the use of a tendon graft consisting of the tendon taken from the ipsilateral leg which bridges the gap between tendon of two muscles. The new procedure was conducted in two monkeys and while histology has already confirmed the success of the procedure the EMG data collected during the behavioural task are now being analysed.
Furthermore, we started a second collaboration with neuro-surgeon and improved this way the implant of ECoG electrodes over the somato-sensory cortex of our non-human primates.

今後の研究の推進方策

Next year, we will start analyzing an additional electrophysiological recordings from the primary motor (M1) and sensory (S1) cortex using ECoG recording techniques showing that activity changes over time at specific electrode locations rostral to the central sulcus (M1). More specifically, we will observe test if a changes in activity during the hold period after tendon surgery.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Distinct sensorimotor feedback loops for dynamic and static control of primate precision grip2020

    • 著者名/発表者名
      Oya Tomomichi、Takei Tomohiko、Seki Kazuhiko
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0861-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decoding of muscle activity from the sensorimotor cortex in freely behaving monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Umeda Tatsuya、Koizumi Masashi、Katakai Yuko、Saito Ryoichi、Seki Kazuhiko
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 197 ページ: 512~526

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2019.04.045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optogenetic recruitment of spinal reflex pathways from large‐diameter primary afferents in non‐transgenic rats transduced with AAV9/Channelrhodopsin 22019

    • 著者名/発表者名
      Kubota Shinji、Sidikejiang Wupuer、Kudo Moeko、Inoue Ken‐ichi、Umeda Tatsuya、Takada Masahiko、Seki Kazuhiko
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 597 ページ: 5025~5040

    • DOI

      10.1113/JP278292

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Modular control of limb movement: from neural correlates to clinical relevance2019

    • 著者名/発表者名
      Seki K
    • 学会等名
      WORKSHOP on NEUROROBOTICS
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neural adaptation to surgical relocation of primate hand muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Seki K
    • 学会等名
      Tokyo Hand Meeting(NCM Ancillary Meeting)
    • 国際学会
  • [学会発表] Spinal and cortical neural mechanism for active inference in volitional movement.2019

    • 著者名/発表者名
      Seki K
    • 学会等名
      The Satellite Meeting/29th NCM Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoding muscle activity using electrocorticographic signals in freely behaving marmosets2019

    • 著者名/発表者名
      Umeda T, Koizumi M, Katakai Y, Saito R, Seki K
    • 学会等名
      29th NCM Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of spinomuscular and corticomuscular loops in dynamic vs. static phases of precision grip.2019

    • 著者名/発表者名
      Oya T, Takei T, Seki K
    • 学会等名
      29th NCM Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear summation of spinally-induced forearm force field in macaque monkeys.2019

    • 著者名/発表者名
      Yaron A, Yaguchi H, Kowalski D, Takei T, Seki K
    • 学会等名
      29th NCM Annual Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gain control of spinal proprioceptive reflex in awake, behaving monkeys.2019

    • 著者名/発表者名
      Seki K
    • 学会等名
      Neuroscience 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mini-symposium “Gain Control in the Sensorimotor System: From Neural Circuit Organization to Behavioral Function2019

    • 著者名/発表者名
      Seki K, E. Azim
    • 学会等名
      Neuroscience 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 協調的筋活動を作り出す神経機構2019

    • 著者名/発表者名
      関 和彦
    • 学会等名
      第58回日本運動障害研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 自由行動下における皮質脳波から筋活動のデコーディング2019

    • 著者名/発表者名
      梅田 達也, 小泉 昌司 , 片貝 祐子, 齋藤 亮一, 関 和彦
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 後根神経節(DRG)細胞への細胞種特異的遺伝子導入法: 齧歯類と霊長類における比較2019

    • 著者名/発表者名
      工藤もゑこ, Wupuer Sidikejiang, 井上 謙一, 高田 昌彦, 関 和彦
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 筋電解析による身体変化に対する神経適応メカニズムの解明2019

    • 著者名/発表者名
      内田直輝, Roland Philipp, 大屋知徹, 舩戸徹郎, 関和彦
    • 学会等名
      第13回Motor Control研究会

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公開日: 2021-01-27  

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