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2016 年度 実績報告書

脳内身体表現のスローダイナミクスモデル

計画研究

研究領域脳内身体表現の変容機構の理解と制御
研究課題/領域番号 26120005
研究機関東京大学

研究代表者

淺間 一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50184156)

研究分担者 田中 宏和  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (00332320)
井澤 淳  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20582349)
近藤 敏之  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60323820)
矢野 史朗  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90636789)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード運動主体感 / 身体所有感 / リハビリテーション / 身体図式 / 脳内身体表現
研究実績の概要

身体を欠損した人や脳卒中などにより片麻痺になると人は自身の身体を意図通りに動かすことができず主体感が低下したり,自分の身体に対する所有感が低下する.これらの人に対してリハビリテーションを行うことで,再度運動能力を獲得することは非常に重要な課題であるが,上記のような主体感や所有感の低下から臨床現場においてリハビリテーションは十全に行われなかったり,またその効果を測ることは難しかった.これに対して,本年度は脳波を用いて運動主体感を予測,計測することが可能な指標の検証を行った.具体的には,運動主体感を感じやすい状況と感じにくい状況を比較し,脳波の中でも特に運動を行う前に電位が下がるという現象に着目し,運動準備電位の違いによって運動主体感の感じ方に変化が生じることが分かった.
また身体麻痺患者や身体欠損者に対しては,実際に運動を行っている映像を見せることで,運動機能が上昇することが知られている.昨年度まではそのような状況では運動目標があることが,より運動主体感を増し,リハビリテーションに効果があることが示唆されてきた.本年度では実際に脳波を用いたブレインマシーンインターフェースを活用し,被験者の運動意図を推定し,被験者の行っている動作を予測することで,意図通りの運動を表示するというシステムの構築を行うことができた.またシステムの利用時にどのように身体部位を見せるのか(身体部位の姿勢)やまた動かす軌道を調べ,運動主体感や身体所有感を高めることができる条件を同定することができた.

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

本新学術領域の研究では,脳内身体表現の変容メカニズムを解明し,それを実際のリハビリテーションに活用することを目的としている.本年度ではリハビリテーションにおいて重要な要素である運動主体感に着目し,それを客観的に評価することができる指標を抽出することができた.

今後の研究の推進方策

本年度では健常若年者において運動主体感の定量的な指標の抽出が行えたが,それに対して実際の患者である身体欠損者や統合失調症患者において実際に活用できるか検証する必要がある.また他班において開発されているリハビリテーション手法において本手法を用いることでリハビリ手法の効果検証を行う.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] Muscle Synergy Structure using Different Strategies in Human Standing-up Motion2017

    • 著者名/発表者名
      Ningjia Yang, Qi An, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 31 ページ: 40-54

    • DOI

      10.3389/10.1080/01691864.2016.1238781

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gait Analysis of Patients with Knee Osteoarthritis by Using Elevation Angle: Conrmation of the Planar Law and Analysis of Angular Difference in the Approximate Plane2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa, Qi An, Junki Nakagawa, Hiroyuki Oka, Tetsuro Yasui, Michio Tojima, Haruhi Inokuchi, Nobuhiko Haga, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 31 ページ: 68-79

    • DOI

      10.3389/10.1080/01691864.2016.1229217

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strength of Intentional Effort Enhances the Sense of Agency2016

    • 著者名/発表者名
      R. Minohara, W. Wen, S. Hamasaki, T. Maeda, M. Kato, H. Yamakawa, A. Yamashita, and H. Asama
    • 雑誌名

      rontiers in Psychology

      巻: 7 ページ: 1-5

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2016.01165]

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Goal-directed movement enhances body representation updating2016

    • 著者名/発表者名
      W. Wen, K. Muramatsu, S. Hamasaki, Q. An, H. Yamakawa, Y. Tamura, A. Yamashita, and H. Asama
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 10 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnhum.2016.00329

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The cerebro-cerebellum: Could it be loci of forward models?2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, S. Tomatsu, J. Izawa, S. Kakei
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 104 ページ: 72-29

    • DOI

      10.3389/fnhum.2016.00329]

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional connectivity analysis of NIRS recordings under rubber hand illusion to find a biomarker of body ownership2016

    • 著者名/発表者名
      N. Arizono, Y. Ohmura, S. Yano, and T. Kondo
    • 雑誌名

      Neural Plasticity

      巻: 2016 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1155/2016/6726238

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Slow dynamics perspectives on the Embodied-Brain Systems Science2016

    • 著者名/発表者名
      Shiro Yano, Takaki Maeda, Toshiyuki Kondo
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 104 ページ: 52-55

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.11.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling the motor cortex: Optimality, recurrent neural networks, and spatial dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Tanaka
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 104 ページ: 64-71

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.10.012

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 没入型ヘッドマウントディスプレイの認知心理学実験への活用事例2016

    • 著者名/発表者名
      近藤敏之, 長嶺 伸, 大村優慈, 矢野史朗
    • 雑誌名

      日本神経回路学会誌

      巻: 23 ページ: 87-97

    • DOI

      http://doi.org/10.3902/jnns.23.87

    • 査読あり
  • [学会発表] 身体のリンク構造推定のための計算論モデルを用いた身体部位の欠損における脳内身体表現の適応に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      三村,萩原,谷口,稲邑,矢野
    • 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 2016
    • 発表場所
      滋賀県立体育館(大津市,滋賀県)
    • 年月日
      2016-12-06 – 2016-12-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Different Temporal Structure of Muscle Synergy between Sit-to-Walk and Sit-to-Stand Motions in Human Standing Leg2016

    • 著者名/発表者名
      Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      the 3rd International Conference on NeuroRehabilitation (ICNR2016)
    • 発表場所
      Segovia, Spain
    • 年月日
      2016-10-18 – 2016-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Rhythmic Movement Has Equivalent Generalization Ability to Discrete Movement in Force Field Motor Learning2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Imura, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市,茨城)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Volatile Auditory Stimulus Has Negative Effect on Neurofeedback Training for Motor Imagery-Based BCI2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tojiki, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市,茨城)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 起立動作において視覚情報の有無が下肢の筋シナジーに与える影響の解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田 和憲, 安 琪, 石川 雄己, 山川 博司, 田村 雄介, 山下 淳, 淺間 一
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形市,山形県)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal Structure of Muscle Synergy of Human Stepping Leg During Sit-to-Walk Motion2016

    • 著者名/発表者名
      Qi An, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      Proceedings of the 14th International Conference on Autonomous Intelligent Systems (IAS-14)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Localization, Mapping and Self-body Shape Estimation by a Mobile Robot2016

    • 著者名/発表者名
      A.Taniguchi, L. Wanpeng, T.Taniguchi, T.Takano, Y. Hagiwara, S.Yano
    • 学会等名
      nternational Conference on Intelligent Autonomous Systems
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-07
    • 国際学会
  • [学会発表] An Immersive Virtual Reality System for Investigating Human Bodily Self-Consciousness2016

    • 著者名/発表者名
      Shin Nagamine, Yoshikatsu Hayashi, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
    • 学会等名
      The 2016 Fifth ICT International Student Project Conference hosted by the Faculty of ICT, Mahidol University
    • 発表場所
      Salaya, Thailand
    • 年月日
      2016-05-27 – 2016-05-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Sense of Agency and Sense of Ownership on Body Representation Change of Human Upper Limb2016

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hamasaki, Qi An, Wen Wen, Yusuke Tamura, Hiroshi Yamakawa, Atsushi Yamashita, Hajime Asama, Satoshi Unenaka, Satoshi Shibuya and Yukari Ohki
    • 学会等名
      Proceedings of the 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2016)
    • 発表場所
      伊藤国際謝恩ホール(文京区,東京都)
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-09
    • 国際学会
  • [学会発表] How Agency Influences Ownership and Body Representation2016

    • 著者名/発表者名
      Wen Wen, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      Proceedings of the 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2016)
    • 発表場所
      伊藤国際謝恩ホール(文京区,東京都)
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle Synergy Analysis in Human Standing-up Motion Using Different Strategies2016

    • 著者名/発表者名
      Ningjia Yang, Qi An, Hiroshi Yamakawa, Yusuke Tamura, Atsushi Yamashita and Hajime Asama
    • 学会等名
      Proceedings of the 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2016)
    • 発表場所
      伊藤国際謝恩ホール(文京区,東京都)
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-09
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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