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運動学習の成立のためには、運動のエラーに関する情報が必要である。脳はこの誤差情報を元に、次の運動をどのように変えるべきかを教示する「学習信号」を作り出す。この学習信号が運動制御回路のどこかに可塑的変化を引き起こし、その結果運動指令が修正され、より正確な運動が実現される。平成20年度は、学習信号の脳内起源、伝達経路を明らかにすべく、視覚目標への視線移動であるサッケードの運動学習(サッケード適応)をとりあげ、サッケード直後の上丘電気刺激により学習信号が人工的に作り出され、適応が誘発されることを明らかにし、その成果をJournal of Neuroscience 誌に発表した。平成21年度の研究では、この人工的に誘発されたサッケード運動学習に伴う運動ダイナミクスの変化を解析した。水平にジャンプする視覚目標を眼で追うよう訓練したアカゲザルの上丘中間層に金属微小電極を刺入し、サッケード終了から50ms後に電気刺激を加えた。刺激強度はサッケードの直接誘発閾値の80-90%程度(つまり閾値下)とした。解析対象として運動終点のシフト方向が水平に近い実験を選んだ。運動学習に伴う振幅変化は、運動速度の変化または運動持続時間の変化によりもたらされると考えられるので、各サッケードのピーク速度および持続時間を計測した。その結果、2頭のサルにおいて振幅増加適応、振幅減少適応の両者において、主としてピーク速度が振幅と平行して徐々に変化し、持続時間はあまり変化しないことが明らかになった。この結果は、小脳補正信号の適応に伴う変化か推定する手掛かりを提供する。
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