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2013 年度 実績報告書

環境と神経モジュールの相互作用による実時間運動指令創成のメカニズム

計画研究

研究領域ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明
研究課題/領域番号 21120012
研究機関電気通信大学

研究代表者

阪口 豊  電気通信大学, 大学院情報システム学研究科, 教授 (40205737)

研究分担者 宮下 英三  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (00182014)
成瀬 康  独立行政法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター, 副室長 (00455453)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
キーワード運動メカニズム / 脳科学 / 身体性 / 計算モデル / 分節 / 間欠的制御 / 脳波 / 相互作用
研究概要

本研究の目的は,身体や環境との相互作用の下で脳神経系が運動指令を実時間で生成するメカニズムを解明することである.この目的の達成に向け本年度は以下の研究を行なった.
まず,本研究の作業仮説である「間欠的制御」に関する計算モデルについては,制御アルゴリズムを完成させ,提案モデルが視覚目標追従課題中のヒトの運動特徴を再現できることを確認した.特に,本研究で昨年度開発した運動分節抽出アルゴリズムを適用したところ,分節時間長の分布がモデルとヒトのあいだでよく一致することがわかった.
ヒトを対象とした脳波解析では,分担者が開発した単一試行脳波から周期的自発脳波の位相シフトを検出する手法を単純反応課題時の脳波データに適用した.その結果,反応の直前150ミリ秒のあいだにμ波の位相シフトが観測された試行では,そうでない試行と比較して反応時間が有意に長いことが明らかになった.この結果は,脳内の活動同期に要する時間が反応時間に影響を与えることを示唆する.
サルを対象とした実験では,脳が運動を分節化して実行していることの証左を得るために,経由点付きの標的ヒット課題と円状曲線の描画課題をとりあげて,手先位置と目の視線位置を解析した.ヒット課題では,経由点を注視する視線移動とカーソルを注視する視線移動の2種類があり,後者の視線移動はその試行での誤差修正に関与していることが明らかになった.また,描画課題では,明示的な経由点がないにもかかわらずヒット課題と同様にカーソルを注視する視線移動とカーソル以外の位置を注視する視線移動が観測された.カーソル以外の位置への視線移動はカーソル運動に先行して生じ,その注視位置ではカーソルの位置分散が極小となる傾向が得られた.このことは,連続的な曲線描画運動においてもサルが内的に経由点を設定している(すなわち,運動を分節している)可能性を示唆している.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Periodic change in phase relationship between target and hand motion during visuo-manual tracking task: Behavioral evidence for intermittent control2014

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Y. and Sakaguchi, Y.
    • 雑誌名

      Human Movement Science

      巻: 33 ページ: 211-226

    • DOI

      10.1016/j.humov.2013.10.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 触覚認知の生理学-触覚による外界・運動・身体の認知2014

    • 著者名/発表者名
      村田 哲
    • 雑誌名

      Clinical neuroscience

      巻: 32 ページ: 187-191

  • [雑誌論文] Intermittent brain motor control observed in continuous tracking task2013

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Y.
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      巻: 3 ページ: 461-468

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_62

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical method for detecting phase shifts in alpha rhythm from human electroencephalogram data2013

    • 著者名/発表者名
      Naruse, Y., Takiyama, K., Okada, M. and Umehara,H.
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 87 ページ: 042708

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.87.042708

    • 査読あり
  • [学会発表] A computational model explaining intermittent motor behavior observed in continuous tracking task,

    • 著者名/発表者名
      Sakaguchi, Y., Tanaka, M. and Inoue, Y.
    • 学会等名
      ICCN2013 (4th International Conference on Cognitive Neurodynamics)
    • 発表場所
      Sigtuna, Sweden
  • [学会発表] Intermittency of human motor behavior in target tracking depends on predictability of target motion

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Y. and Sakaguchi, Y.
    • 学会等名
      , Neuro2013 (36th Annual Meeting of Japanese Neuroscience Society)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
  • [学会発表] :武術的身体操作のダイナミクス ~ 接触する二者の重心動揺の同期とその解消 ~

    • 著者名/発表者名
      鈴木友彦,井上康之,饗庭絵里子,阪口 豊
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      町田
  • [学会発表] 古武術の特異的な身体操作に基づく立位姿勢と歩行動作の運動解析

    • 著者名/発表者名
      井上 康之,阪口 豊
    • 学会等名
      第7回モーターコントロール研究会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] 単一試行からα波の位相シフトを抽出できる新手法を用いた,視覚刺激に同期しない位相シフトの発見

    • 著者名/発表者名
      成瀬 康,瀧山 健,岡田 真人,梅原 広明
    • 学会等名
      第28回日本生体磁気学会
    • 発表場所
      新潟
  • [学会発表] 脳情報を脳波から抽出する技術の開発

    • 著者名/発表者名
      成瀬 康
    • 学会等名
      第99回知能化医療システム研究会
    • 発表場所
      笠岡
  • [学会発表] 単一試行脳波からα波位相シフトを検出出来る新しい統計的手法

    • 著者名/発表者名
      成瀬 康
    • 学会等名
      Neural Oscillation Conference 2013
    • 発表場所
      岡崎
  • [学会発表] Evaluation of the amount of phase shift in the alpha rhythm

    • 著者名/発表者名
      Naruse, Y., Takiyama, K., Okada, M. and Umehara,H.
    • 学会等名
      Neuroscience2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
  • [学会発表] Suggestive evidence for a forward model of the arm in the monkey motor cortex

    • 著者名/発表者名
      Miyashita, E. and Sakaguchi, Y.
    • 学会等名
      IEEE 13th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
  • [学会発表] Analysing a hand movement and gazes to find whether a monkey sets via point in a free curve drawing

    • 著者名/発表者名
      He, Z. and Miyashita, E.
    • 学会等名
      Neuroscience2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
  • [学会発表] 手操作運動ニューロン 及びミラー ニューロンにおける手操作運動中の事故の手に対する視覚応答

    • 著者名/発表者名
      前田 和孝,石田 裕昭,中隯 克己,稲瀬 正彦,村田 哲
    • 学会等名
      第91回日本生理学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
  • [学会発表] 手操作運動ニューロンとミラー ニューロンが関与する身体図式の神経基盤

    • 著者名/発表者名
      前田 和孝,中隯 克己,稲瀬 正彦,村田 哲
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
    • 発表場所
      大津
  • [学会発表] 頭頂連合野の視覚-運動ニューロンは手操作運動中の自己身体像に応答する

    • 著者名/発表者名
      前田 和孝,石田 裕昭,中隯 克己,稲瀬 正彦,村田 哲
    • 学会等名
      第106回近畿生理学談話会
    • 発表場所
      奈良
  • [学会発表] Visual response to self-other body movement of handmanipulation neurons in area AIP/PFG

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K., Nakajima, K., Inase, M., and Murata, A.
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
  • [学会発表] Shared body for self and others in the brain

    • 著者名/発表者名
      Murata, A
    • 学会等名
      IROS 2013 Workshop on Neuroscience and Robotics
    • 発表場所
      Tokyo
    • 招待講演
  • [学会発表] Hand manipulation and mirror neurons in the inferior parietal lobule respond to the visual image of one's own hand movement

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K., Nakajima, K., Inase, M., Ishida, H., and Murata, A.
    • 学会等名
      Neuroscience2013
    • 発表場所
      San Diego, USA

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公開日: 2015-05-28  

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