行動科学・神経科学・計算論の融合的アプローチによる身体運動の統一理論モデルの構築

利用行为科学、神经科学和计算理论的融合方法建立统一的身体运动理论模型

基本信息

批准号：
17J02601
负责人：
林拓志
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

カップに手を伸ばすときなど、ヒトは運動距離があらかじめ決まっていても、どのくらいのスピード(運動速度)で、どのくらいの時間(運動時間)動かすか、は決まっていない場合がある。つまり、運動距離が決定していたとしても、どのような運動を実行するかは一意に定まらない冗長な問題である。従来の研究では、脳はエネルギーや報酬を最適にする動作を選択していると示されている。しかし、一定の運動距離において、一方(e.g., 運動速度)が決まれば、他方(e.g., 運動速度)が決まるため、脳がどちらを決定しているかは明らかではない。そこで、本研究では、運動学習課題を利用し、脳が運動速度と運動時間のどちらを決定しているのか明らかにする。被験者はマニピュランダムを握り、手の位置を反映した画面上のカーソルを、画面上のターゲットまで動かす腕到達運動課題を対象に実験を行った。この時、運動中のカーソル位置は表示せず、最終地点のみを表示させることで、被験者は最終位置を適切にターゲットに合わせることを目指す。画面上のターゲットの距離を7cm, 10cm, 13cmに設定すると、被験者は運動速度および運動時間を変化させることが明らかとなった。続けて、ターゲットの距離を10cm に固定したまま、カーソルの表示位置を徐々に変化するカーソルシフト外乱に適応させた。カーソルが実際の位置より3cm 遠くに表示されるように変換を加えた場合、運動距離を7cmにしなければならない。カーソルが実際の位置より3cm 近くに表示されるように変換を加えた場合、運動距離を13cmにしなければならない。運動適応の結果、運動速度は運動距離と同じように変化しているのに対して、運動時間は常に一定であることが明らかとなった。これらの結果から、運動速度と運動時間の両者のうち、運動速度は適応変化しやすく運動時間は適応変化しにくいことが明らかとなった。

即使提前确定运动距离（例如到达杯子时），也可能无法确定速度（运动速度）和移动时间（运动时间）的速度。换句话说，即使确定了运动距离，这是一个冗余的问题，无法唯一确定要进行哪种运动。先前的研究表明，大脑选择了优化能量和奖励的动作。但是，如果一个（例如，运动速度）在恒定运动距离下确定，则确定另一个（例如，运动速度），因此尚不清楚大脑决定哪个。因此，本研究使用运动学习任务来阐明大脑是否决定运动速度或运动时间。受试者随机抓住操纵，并在手臂的运动任务上进行了实验，其中屏幕上的光标反映了手的位置，将其移动到屏幕上的目标。目前，主题旨在通过在运动过程中不显示光标位置来正确对齐最终位置，但只显示最终点。据透露，当屏幕上的目标距离设置为7厘米，10厘米和13厘米时，受试者会改变运动速度和运动时间。继续进行，光标显示位置适应了光标的换档干扰，该位置逐渐变化，而目标距离保持在10厘米。如果应用转换以使光标出现比实际位置更远3厘米，则运动距离必须为7厘米。如果进行转换，以使光标出现3厘米，靠近实际位置，运动距离必须为13厘米。由于运动的适应性，揭示了运动速度与运动距离相同的方式变化，而运动时间始终是恒定的。这些结果表明，在运动速度和运动时间中，运动速度都很容易自适应地变化，而运动时间也不太可能发生变化。