脳内身体表現のスローダイナミクスモデル

2018 年度 実績報告書

• 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: 脳内身体表現 / スローダイナミクス

研究実績の概要

我が国において高齢者人口が占める割合は25%を超え，超高齢社会である．高齢者では加齢に伴う身体機能の低下だけでなく，脳卒中などになる割合も増え，その結果として片麻痺などが生じると運動機能が著しく制限される．特に片麻痺などでは運動機能の変化が急激に起こるため，発症前に脳内に構築されていた脳内身体表現と実際の身体との間に齟齬が生じてしまい，運動が適切に生成できなくなってしまう．このような状況を改善するためには，適切にリハビリテーションを行い，脳内身体表現の更新を行うことが重要である．
一方で我々の従来研究から，運動主体感や身体所有感が脳内身体表現の更新に影響を与えていることがわかっている．またリハビリテーションでは自分の体が思うように動かないことから，リハビリテーションのモチベーションも低下する．そのため，本研究ではリハビリテーション中の運動主体感を高く保持させるシステムを構築し，リハビリテーションを通じて脳内身体表現の改善を行う．
本システムは仮想現実の技術を用い，ヘッドマウントディスプレイの中に球を表示し，また腕と球の動きを同期させた．また画面上に表示される様々な軌道をなぞらせるように腕を動かしてもらった．本システムでは特に実際に軌道を正確になぞれていないような状況でも，あえてディスプレイ上ではタスクが達成できているように表示を行った．このようなフィードバックを行うことで，たとえ運動の成果が良くなくても運動主体感を維持することができるということがわかった．

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Visual and Vestibular Inputs Affect Muscle Synergies Responsible for Body Extension and Stabilization in Sit-to-Stand Motion (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kazunori、An Qi、Yozu Arito、Chiba Ryosuke、Takakusaki Kaoru、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Yamashita Atsushi、Asama Hajime
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 12 ページ: 1042
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.01042
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skill Abstraction of Physical Therapists in Hemiplegia Patient Rehabilitation Using a Walking Assist Robot (2019)
  • 著者名/発表者名: An Qi、Ishikawa Yuki、Wen Wen、Ishiguro Shu、Ohata Koji、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Yamashita Atsushi、Asama Hajime
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 13 ページ: 271～278
  • DOI: 10.20965/ijat.2019.p0271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in Body Representation of the Human Upper Limb as a Function of Movement and Visual Hand Position (2019)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Hamasaki, Qi An, Wen Wen, Yusuke Tamura, Hiroshi Yamakawa, Satoshi Unenaka, Satoshi Shibuya, Yukari Ohki, Atsushi Yamashita, and Hajime Asama
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 23 ページ: 196-2018
  • DOI: 10.20965/jaciii.2019.p01996
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuroanatomical Basis of Individuality in Muscle Tuning Function: Neural Correlates of Muscle Tuning (2019)
  • 著者名/発表者名: Kita Kahori、Osu Rieko、Hosoda Chihiro、Honda Manabu、Hanakawa Takashi、Izawa Jun
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 13 ページ: 00028
  • DOI: https://doi.org/10.3389/fnbeh.2019.00028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neural Evidence of the Cerebellum as a State Predictor (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hirokazu、Ishikawa Takahiro、Kakei Shinji
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 1 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1007/s12311-018-0996-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Readiness Potential Reflects the Reliability of Action Consequence (2018)
  • 著者名/発表者名: Wen Wen、Minohara Rin、Hamasaki Shunsuke、Maeda Takaki、An Qi、Tamura Yusuke、Yamakawa Hiroshi、Yamashita Atsushi、Asama Hajime
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 11865
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-30410-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skill Extraction from Nursing Care Service Using Sliding Sheet (2018)
  • 著者名/発表者名: An Qi、Nakagawa Junki、Yasuda Junko、Wen Wen、Yamakawa Hiroshi、Yamashita Atsushi、Asama Hajime、The University of Tokyo 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan、Recruit Co., Ltd., Tokyo, Japan、No Lifting Association in Japan, Kobe, Japan
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 12 ページ: 533～541
  • DOI: 10.20965/ijat.2018.p0533
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Physical Therapy on Muscle Synergy Structure During Standing-Up Motion of Hemiplegic Patients (2018)
  • 著者名/発表者名: Kogami Hiroki、An Qi、Yang Ningjia、Yamakawa Hiroshi、Tamura Yusuke、Yamashita Atsushi、Asama Hajime、Shimoda Shingo、Yamasaki Hiroshi、Itkonen Matti、Shibata-Alnajjar Fady、Hattori Noriaki、Kinomoto Makoto、Takahashi Kouji、Fujii Takanori、Otomune Hironori、Miyai Ichiro
  • 雑誌名: IEEE Robotics and Automation Letters 巻: 3 ページ: 2229～2236
  • DOI: 10.1109/LRA.2018.2811050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensory prediction errors, not performance errors, update memories in visuomotor adaptation (2018)
  • 著者名/発表者名: Lee Kangwoo、Oh Youngmin、Izawa Jun、Schweighofer Nicolas
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 16483
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-34598-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of directional tuning and reference frames in humans: A high-density EEG study (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Hirokazu、Miyakoshi Makoto、Makeig Scott
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 8205
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-26609-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On-Body Sensor Positions Hierarchical Classification (2018)
  • 著者名/発表者名: Sang Vu、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki
  • 雑誌名: Sensors 巻: 18 ページ: 3612～3612
  • DOI: doi.org/10.3390/s18113612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Microsurgery for Managing Giant or Complex Cerebral Aneurysms: A Retrospective Study (2018)
  • 著者名/発表者名: Ota Nakao、Matsukawa Hidetoshi、Noda Kosumo、Sato Hirotaka、Hatano Yuto、Hashimoto Atsumu、Miyazaki Takanori、Kondo Tomomasa、Kinoshita Yu、Saito Norihiro、Kamiyama Hiroyasu、Tokuda Sadahisa、Kamada Kyousuke、Tanikawa Rokuya
  • 雑誌名: World Neurosurgery 巻: 115 ページ: e190～e199
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2018.04.007
  • 査読あり
• [学会発表] Rehabilitation Intervention of Physical Therapists Improves Muscle Synergy during Standing-up Motion of Stroke Patients (2018)
  • 著者名/発表者名: Qi An
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Clarification of Altered Muscle Synergies during Sit-to-stand Motion in Stroke Patients (2018)
  • 著者名/発表者名: Ningjia Yang
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Physical Therapy on Joint Angle of Hemiplegic Patients during Standing-up Motion (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Kogami
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating the Relationship between Assisted Driver’s Sense of Agency and EEG Alpha Power (2018)
  • 著者名/発表者名: Sonmin Yun
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of Sense of Agency via Visual Intervention in Virtual Reality (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Aoyagi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating the Relationship Between Assisted Driver’s SoA and EEG (2018)
  • 著者名/発表者名: Sonmin Yun
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Directional tuning and reference frames in human pointing (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanaka
  • 学会等名: 3rd International Mobile Brain/Body Imaging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Two extensions of trial reproducibility maximization for EEG data analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanaka
  • 学会等名: 3rd International Mobile Brain/Body Imaging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 片麻痺患者の起立動作のリハビリテーションにおける理学療法士の技能と筋シナジーに与える影響の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: Qi An
  • 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2018
• [学会発表] 片麻痺患者の起立動作のリハビリテーションにおける理学療法士の技能と筋シナジーに与える影響の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湖上碩樹
  • 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2018
• [学会発表] Neural evidence of the cerebellum as a state predictor (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanaka
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] A Multivariate Method Detecting Traveling Waves from ECoG data (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanaka
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (Emboss 2018)
• [学会発表] Neural Evidence of the Cerebellum as a State Predictor (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanaka
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (Emboss 2018)
  • 国際学会