2023 Fiscal Year Annual Research Report
Function of cerebellar nucleus in motor learning
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21K06448
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
井上 雅仁 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 主任研究員 (10423047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北澤 茂 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (00251231)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 運動学習 / サル / リーチング / ニューロン活動 / 小脳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動学習では、運動の誤差情報を用いて次の運動を変化させることが重要な役割を果たしている。腕の到達運動では大脳皮質の運動野に終点の誤差情報が入力 し、次の試行まで運動を修正させる方向を保持しているが、このような持続的な誤差情報への変換に小脳でのLTDが本当に関与しているかは明らかにされていな い。本研究では、リーチング運動遂行時のサルのニューロン活動を、小脳皮質プルキンエ細胞の出力先である小脳歯状核から記録し、運動の誤差情報の時空間的 特性を解析することにより、小脳-大脳における持続的な誤差情報への変換・保持メカニズムを明らかにする。この研究により、運動学習の脳内メカニズムを解 明でき、効果的なリハビリテーション方の開発に寄与できると考えられる。 運動の誤差情報の持続的な情報への変換過程への小脳の役割を明らかにするために、ニホンザルに視覚誘導性リーチング課題を訓練し、課題遂行時の単一ニューロン活動を小脳の出力源である小脳歯状核から記録し、運動の誤差情報をコードしているニューロンが存在しているかどうか、またその誤差情報の時間特性を検証した。
その結果、赤核のニューロンは運動開始時に運動の標的位置の情報を、運動終了後に運動の誤差情報をコードしていることを明らかにした、この結果は、運動野、頭頂連合野、赤核、小脳のプルキンエ細胞の複雑スパイクの結果と一致していた。これらの結果は、大脳皮質―赤核―小脳皮質－小脳核の経路が運動誤差の修正に関与していることを示唆している。
本研究は、分担研究者である大阪大学大学院生命機能研究科 北澤茂教授との連携のもとで実施された。また、本研究の動物実験は日本学術会議が定める「動物実験の適正な実施に関する基本指針」に従って行われた。また本研究は、大阪大学大学院生命機能研究科動物実験倫理審査委員会の承認を受けて行われた。
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