運動学習理論に基づく筋力訓練方法の開発

基于运动学习理论的肌力训练方法开发

• 批准号: 21K17633
• 负责人: 小杉 亮人
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Center of Neurology and Psychiatry
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17633/
• 关键词: 運動学習; 感覚予測誤差; 筋力発揮; 光遺伝学; コモンマーモセット

本研究の目的は、「誤差を減少させるように運動を修正する」脳の運動学習プロセスに着目し、運動学習理論に基づく発揮筋力増大方法を開発することである。この目標を達成するため、小型霊長類モデル動物である、コモンマーモセットを対象に研究を進めている。本年度は、体性感覚予測誤差を人為的に増大させる介入方法の開発が完了した。具体的には、ウイルスベクターを用いた光遺伝学的手法によって、霊長類の触覚や固有感覚に関係する神経細胞を選択的に活性化することに成功した。前年度の予備検討を元に、AAV9改変ベクターの静脈投与を用いて光活性化タンパク質を一次求心性線維に発現させ、その効果を電気生理実験によって検証した。一次求心性線維に光を照射した際の脊髄での神経活動応答を記録した結果、触覚や固有感覚に関係する神経細胞が選択的に活性化されていることを確認した。以上の内容について、学会発表を実施した。また、慢性的に一次求心性線維に光を照射するための装置の開発を進めた。予定していたLEDを末梢神経に設置する方法は頓挫したものの、光ファイバーをカフに取り付け、末梢神経に巻きつけて慢性的に光を照射する方法が有用であることを確認した。今後は、本手法で実験を実施する予定である。以上より、当初予定していた本実験を次年度実施する準備が整ったと言える。さらに、一次求心性線維の活動を活性化するだけでなく、抑制するための基盤技術の開発にも成功した。本内容については、現在論文を執筆中である。

这项研究的目的是关注大脑“修改动作以减少错误”的运动学习过程，并开发一种基于运动学习理论的增加肌肉力量的方法。为了实现这一目标，我们正在对普通狨猴（一种小型灵长类动物模型）进行研究。今年，我们完成了一种人为增加体感预测误差的干预方法的开发。具体来说，他们利用病毒载体的光遗传学技术成功地选择性激活灵长类动物中涉及触觉和本体感觉的神经元。基于去年的初步研究，我们通过静脉注射AAV9修饰载体在初级传入纤维中表达光活化蛋白，并通过电生理实验验证了效果。通过记录初级传入纤维受到光照射时脊髓中的神经活动反应，结果证实与触觉和本体感觉相关的神经元被选择性激活。上述内容在一次学术会议上做了报告。我们还开发了一种用光长期照射初级传入纤维的装置。虽然计划在末梢神经上安装 LED 的方法失败了，但已证实将光纤连接到袖带并将其缠绕在末梢神经上以长期照射光的方法是有用的。未来，我们计划使用这种方法进行实验。综上所述，我们可以说我们已经准备好按照原计划明年进行这个实验了。此外，他们成功开发了一种不仅可以激活而且可以抑制初级传入纤维活性的基础技术。我目前正在写一篇关于此内容的论文。

项目成果

Optogenetic activation of somatosensory afferents in non-human primates by systemic AAV administration

全身 AAV 给药对非人灵长类动物体感传入的光遗传学激活

• 发表时间: 2023
• 作者: Akito Kosugi;Moeko Kudo;Ken-ichi inoue;Masahiko Takada;Kazuhiko Seki
• 通讯作者: Kazuhiko Seki

アデノ随伴ウイルス静脈投与による霊長類末梢感覚神経の光遺伝学的操作

静脉注射腺相关病毒对灵长类动物周围感觉神经的光遗传学操作

• 发表时间: 2023
• 作者: 小杉亮人;工藤もゑこ;井上謙一;高田昌彦;関和彦
• 通讯作者: 関和彦