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2019 年度 実施状況報告書

脳梗塞サルにおけるBMIを用いたリハビリテーションの回復メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K11384
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

梅田 達也  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, 室長 (90376723)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードマーモセット / 末梢感覚神経 / 筋活動 / 皮質脳波
研究実績の概要

マーモセットはマカクサルと比べてオペラント条件付けが困難であるといわれる。令和元年度では、マカクサルと同様の実験が行えるよう、動物に負荷をかけずに上肢運動が可能な新規チェアを開発し、トレーニング手法を確立した。具体的に、マーモセットが逃げない一方、上肢を自由に動かせ、さらに上肢の運動をカメラで記録できるようにするため、腰で保定するチェアを作った。次に、マーモセットが実験ブース内でチェアに座っている時間がながくなるように馴化を行った。馴化後、手をホームボタンに一定時間置いたのちに、レバーをひく運動ができるようトレーニングを行った。このトレーニングの過程で、マーモセットの上肢運動の大きさに合わせて適宜、レバー装置の改良を行った。
次に、多電極記録・刺激装置を購入し、多電極記録・刺激する実験システムを構築した。また、マイコンを用いて、上肢運動タスクをコントロールするシステムを構築し、記録システムと連動するようにした。トレーニングを行ったマーモセットの皮質脳波電極・筋活動記録電極・上肢の末梢感覚神経(正中神経)への刺激用カフ電極を埋めこみ、覚醒下マーモセットから筋活動や皮質脳波を記録することができるようになった。レバー引き運動に関連した筋活動と皮質脳波を記録することに成功した。次に、覚醒下マーモセットの末梢感覚神経に電気刺激を与え、その体性感覚応答を運動感覚野の多領域から記録することに成功した。

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

新規にチェアを開発し、タスク中の皮質脳波と筋活動を記録することに成功した。一方で、トレーニングを行いタスクができるようにしたが、複数回の埋め込みという難易度の高い手術が原因のため、一部のサルでは運動障害が生じてしまった。

今後の研究の推進方策

令和2年度5月より京都大学に赴任することになり、マーモセットの実験環境を一から立ち上げることとなった。飼育・実験室がないため、工事から始める状態である。そこで、令和2年度では、令和元年度で行ってきたことを再現できるように目標を立てている。

次年度使用額が生じた理由

前倒し請求したのちに相補的なテーマで他の助成金を受領することになり、さらにその助成金が当該年度中に使用しなければならなかったため、優先した。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [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
  • [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 Annual meeting of Neural Control of Movement
    • 国際学会
  • [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、斎藤亮一、関和彦
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会

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公開日: 2021-01-27  

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