運動学習・制御における運動野構造の機能解明：統一理論モデルの構築とその応用

运动皮层结构在运动学习与控制中的功能阐明：统一理论模型的构建及其应用

基本信息

批准号：
13J06713
负责人：
瀧山健
金额：
$ 6.91万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology (2015)Tamagawa University (2013-2014)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は片腕運動に着目した運動学習の統一理論モデルの構築と実証を行い、論文誌として結果を報告した(Takiyama et al., 2015, Nature Communications)。本年度は片腕運動のみならず両腕運動も統一的に扱うことができる数理モデルの構築に挑んだ。既存の数理モデルの多くは片腕運動のみに着目するか(Thoroughman & Shadmehr, 2000, Nature, Smith et al., 2006, PLoS Biol)、はたまた両腕運動のみに着目するか(Yokoi et al., 2011, J Neurosci)に別れており、片腕運動と両腕運動の運動学習を統一的に説明できる数理モデルは数少ない。特に、同じ片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は両腕運動に60%程しか転移しないものの(Nozaki et al., 2006, Nat Neurosci)、様々な片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は100%両腕運動に転移する(Wang et al, 2013, PLoS One)。これらを同時に説明できる数理モデルは未だに提案されていなかった。本年度は、右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定し、上記の結果を再現する条件を探り新たな数理モデルを提案した。結果として、様々な片腕運動を行っている時の神経活動の平均値が様々な両腕運動を行っている時の神経回路の平均値と一致するBalanced motor primitive frameworkが上記の結果を統一的に再現できる片腕運動-両腕運動の統一理論モデルとなりうることを数学的に示した(Takiyama & Sakai, 2016, Sci Rep)。しかしながら、まだ右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定していること、実験的実証がないことが問題点として挙げられるため、今後は更に洗練された片腕運動-両腕運動の統一理論モデルを提案することが望まれる。

去年，我们构建并展示了一个集中在单臂运动的运动学习的统一理论模型，并将结果报告为论文期刊（Takiyama等，2015，自然通信）。今年，我们面临着建立一种数学模型的挑战，该模型不仅可以以统一的方式处理两臂运动，而且可以处理两种手臂运动。许多现有的数学模型仅专注于单臂运动（Pollanman＆Shadmehr，2000，Nature，Smith等，2006，2006，PLOS Biol），或者仅关注手臂运动（Yokoi等，2011，J neurosci），并且很少有数学模型可以统一地解释单臂运动和两臂运动之间的运动。特别是，尽管对同一单臂运动的重复训练的学习效果仅转移了大约60％的手臂运动（Nozaki等，2006，Nat Neurosci），但对各种单臂运动的重复训练的学习效果是两种手臂运动的100％（Wang等，2013，Plos One）。尚未提出可以同时解释这些模型的数学模型。今年，我们限制了左手和左臂进行相同练习的两个臂的运动，并提出了一种新的数学模型来探索复制上述结果的条件。 As a result, we mathematically demonstrated that the Balanced Motor primitive framework, which has the average value of neural activity when performing various one-arm movements, coinciding with the average value of neural circuits when performing various two-arm movements, can be a unified theoretical model of single-arm movement-double arm movements that can unify the above results (Takiyama & Sakai, 2016, Sci Rep).但是，这个问题引用了一个事实，即左臂和左臂的运动仍然仅限于两臂的相同运动，并且没有实验性的演示，因此希望提出一个更复杂的单臂运动的更复杂的统一理论模型，即未来的双臂运动。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Balanced motor primitive can unify motor learning effects in unimanual and bimanual movements

平衡的运动原语可以统一单手和双手运动中的运动学习效果

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ken Takiyama;Yutaka Sakai
通讯作者：
Yutaka Sakai

Phase shifts in alpha-frequency rhythm detected in electroencephalograms influence reaction time

脑电图中检测到的α频率节律的相移影响反应时间

DOI：
10.1016/j.neunet.2014.07.012
发表时间：
2015
期刊：
Neural Networks
影响因子：
7.8
作者：
Yasushi Naruse;Ken Takiyama;Masato Okada;Hiroaki Umehara;Yutaka Sakaguchi
通讯作者：
Yutaka Sakaguchi

Prospective error to determine motor learning : a step towards a unified model of motor learning

确定运动学习的前瞻性误差：迈向运动学习统一模型的一步

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ken Takiyama;Masaya Hirashima;Daichi Nozaki
通讯作者：
Daichi Nozaki

運動学習の統一理論 -誤差の予測の重要性-

运动学习统一理论-预测错误的重要性-

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurihara Y.,Makita Y.;Kawashima M.;Hamasaki H.;Yamamoto YY.;Matsui M.;濱崎英史;濱崎英史;瀧山健
通讯作者：
瀧山健

Ken Takiyama, Yutaka Sakai

泷山健、酒井丰

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ken Takiyama;Yutaka Sakai;Transfer of learning effects between unimanual and bimanual movements through modulation of preferred directions: a computational study
通讯作者：
Transfer of learning effects between unimanual and bimanual movements through modulation of preferred directions: a computational study