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2023 年度 実績報告書

「超適応」を引き起こす神経回路の生成と解明

公募研究

研究領域身体-脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
研究課題/領域番号 22H04783
研究機関玉川大学

研究代表者

武井 智彦  玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (50527950)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワードフィードバック制御 / 行動制御則 / 前頭頭頂皮質 / 霊長類
研究実績の概要

ヒトをはじめとする哺乳類の中枢神経系では、急性及び慢性の障害が生じた場合「通常の適応」の範囲を超えた大規模な神経ネットワークでの再構成、すなわち「超適応」が生じることが知られている。例えば、脊髄損傷によって片手が麻痺したサルの場合、発達の過程で使われなくなった同側運動野による制御を活性化して、麻痺した手を通常とは異なる神経回路で制御することができるようになる。これまでの研究から、これらの大規模な可塑性は中枢神経系でランダムに生じているのではなく一定のルールに従って生じているということが知られてきた。それでは一体、このような可塑性の優先順序は一体どのように決められているのだろうか?本研究では動物の適応行動は神経系の低次元構造によって規定されているという仮説を検証することを目的とする。
昨年度から引き続き1)多チャンネル神経活動記録法の確立と、2)神経マニフォルドの同定技術の開発に注力した。まず、2頭の動物(マカクザル)において1)長期間の安定した信号記録に優れた皮質脳波記録(Electrocorticogram, ECoG)を用いて運動課題中の前頭頭頂皮質の活動を安定的に記録することに成功した。次に2)記録された多次元神経活動信号から、運動課題に特化した神経活動の部分空間(神経マニフォルド)の同定を試みた。その結果、柔軟なフィードバック運動課題の行動目標に依存した神経活動空間と運動応答に関わる神経活動空間を分離することに成功した。これにより文脈に依存した柔軟な運動応答が可能になっていると推察される。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] 適応的なフィードバック運動制御中にみられるサル皮質脳波ダイナミクス2024

    • 著者名/発表者名
      正岡明浩、黒木鷹介、福井貞孝、増井亮太、武井智彦
    • 学会等名
      新学術領域「超適応」領域全体会議
  • [学会発表] Neural dynamics of macaque ECoG signals during adaptive feedback motor control2024

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Masaoka, Yosuke Kuroki, Sadataka Fukui,Ryota Masui, Tomohiko Takei
    • 学会等名
      玉川大学脳科学ワークショップ2023
  • [学会発表] 手の運動制御における筋シナジーの神経基盤2023

    • 著者名/発表者名
      武井智彦
    • 学会等名
      第9回嚥下シミュレーション研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Contrasting roles of spinal and cortical premotor neurons in dexterous hand functions in primates2023

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Takei, Tomomichi Oya, Kazuhiko Seki
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium of Hyper-Adaptability
    • 国際学会
  • [学会発表] 身体の時間遅れを克服する中枢神経メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      武井智彦
    • 学会等名
      第14回スポーツ視覚研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural dynamics for adaptive feedback motor control2023

    • 著者名/発表者名
      武井智彦
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会

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公開日: 2024-12-25  

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