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2019 年度 実施状況報告書

意欲が運動パフォーマンスを生成する過程の神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K19767
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

西村 幸男  公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, プロジェクトリーダー (20390693)

研究分担者 中山 義久  公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 主席研究員 (30585906)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード意欲 / 中脳 / 運動野 / 運動パフォーマンス
研究実績の概要

意欲・闘志、社会的要因によって左右される精神状態とそれにより制御される身体運動制御機構の神経基盤を解明することを目的として研究を実施している。そのために、意欲に影響を与える社会的要因を実験的に操作する。前年度までに、勝敗に対する金銭報酬に着目し、ヒトを対象としてfMRI実験を実施した。実験は合図の提示から決められた時間よりも握力グリップを速く握れば500円または50円が得られる条件(報酬条件)と、反応時間の長短によらず金銭が得られない条件(コントロール条件)を設定した。その結果、腹側中脳と一次運動野が運動の準備の時期に活動していることが分かった。また、腹側中脳は獲得金銭の大きい条件でより強く活動した。さらに、興味深いことに、腹側中脳の活動が大きいほど握力グリップを握る力が強いことも分かった。ここから腹側中脳の運動準備段階での活動が運動パフォーマンスの決定に重要であると考えられるが、この活動が金銭報酬による意欲の操作を反映した可能性も除外できない。そこで本年度は、金銭報酬がない状況下で同様のfMRI実験を実施した。その結果、金銭報酬を伴う状況と同様に、運動準備段階において腹側中脳が強く賦活するほど、後のグリップを握る強さが大きくなるという関係性が見られた。つまり、金銭報酬による外的な意欲の操作がない状況であっても、準備段階の腹側中脳の活動から将来の運動パフォーマンスを予測することができることを意味する。従って、腹側中脳の準備活動が内発的な意欲の程度を反映し、将来の運動パフォーマンスの決定において主要な役割を果たすことを示唆する。

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

前年度までに実施した金銭報酬を用いたfMRI実験の結果から、腹側中脳の準備活動と運動パフォーマンスとの関係性という予想外の興味深いデータが得られたため、その発展として本年度は金銭報酬を用いないfMRI実験を実施した。その結果、金銭報酬が無い条件でも腹側中脳の準備活動と運動パフォーマンスとの関連性が見られることを確認した。以上のように、腹側中脳の活動が運動パフォーマンスの決定に重要であることを示唆する結果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

2020年度は解析を進めつつ、論文投稿を行う。また、これまで行ってきた金銭報酬による意欲の操作に加えて、他者からの社会的な関与による意欲の操作を行い運動パフォーマンスとの関連を調べる追加実験も実施する。

次年度使用額が生じた理由

研究は概ね順調に進行中であるが、実験データの解析をしたところ予想外の結果が得られたため、検証のための追加実験を実施する必要がある。また、並行してデータの解析とまとめを行っている。まとめた結果について、次年度に学会発表し論文投稿を行う予定であるための費用が必要となった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] The Ventral Striatum is a Key Node for Functional Recovery of Finger Dexterity After Spinal Cord Injury in Monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Michiaki、Onoe Kayo、Sawada Masahiro、Takahashi Nobuaki、Higo Noriyuki、Murata Yumi、Tsukada Hideo、Isa Tadashi、Onoe Hirotaka、Nishimura Yukio
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 30 ページ: 3259~3270

    • DOI

      10.1093/cercor/bhz307

    • 査読あり
  • [学会発表] 脊髄損傷後の機能回復を支える腹側線条体の治療標的としての可能性2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki M, Nishimura Y
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] BMI、それは日本で現実化する2020

    • 著者名/発表者名
      西村 幸男
    • 学会等名
      第26回 TonomachiCafe
    • 招待講演
  • [学会発表] 位置について、ヨーイ、ドンの神経科学2019

    • 著者名/発表者名
      西村 幸男
    • 学会等名
      第27回脳の世紀シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Involvement of the Dorsal Premotor Cortex in Goal-directed Motor Behavior.2019

    • 著者名/発表者名
      NAKAYAMA Y, SUGAWARA S, FUKUNAGA M , HAMANO Y, SADATO N, NISHIMURA Y
    • 学会等名
      The 25th annual meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling between the nucleus accumbens and motor cortex appears during demanding motor control.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki M, Nishimura Y
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会合同大会(Neuro2019)
  • [学会発表] VTA-M1 pathway contributes to human motivated motor outputs.2019

    • 著者名/発表者名
      Sugawara S, Nakayama Y, Fukunaga M, Yamamoto T, Sadato N, Nishimura Y
    • 学会等名
      The 25th annual meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 国際学会
  • [学会発表] Macaque ventral midbrain facilitates the output to forelimb muscles via the primary motor cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki M, Inoue K-I, Nakagawa H, Takada M, Isa T and Nishimura Y
    • 学会等名
      Neural Control of Movement (NCM) 2019 Annual Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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