お知らせ

概要

多くの日常動作やスポーツ動作では、身体に加わる外乱（乱れの原因となる外部からの力）や神経伝達の遅れなどに起因する身体の乱れに対処するため、それらを予測しながら姿勢を制御・安定化することが必要です。ヒトを被験者とした先行研究により、小脳などを代表とする複数の脳領域がこの予測的姿勢制御に寄与することが示唆されてきましたが、詳細な神経機構は明らかではありませんでした。

東京大学大学院総合文化研究科の鴻巣暁助教および柳原大教授、電気通信大学大学院情報理工学研究科の舩戸徹郎准教授らの研究グループは、ラットにおける新規の姿勢制御課題を構築し、得られた運動データを「モデル予測制御^（注１）」に基づく数理シミュレーションと比較しました。その結果、床傾斜外乱に十分適応したラットは、現在時刻から約１秒未来までの間の自分自身の動きを予測しながら、その動きが目標とする動きに一致するよう発揮筋力を計算していることが明らかとなりました。

本研究により、外乱に対する予測的制御の神経メカニズムを解明するための新たな実験系と数理シミュレーションによる仮想的な実験系が確立されました。ラットを用いることで、従来のヒトを被験者とした研究では成しえなかった、中枢神経系の薬理学的機能阻害やニューロン活動の記録といったアプローチが可能となり、日常動作やスポーツにおけるパフォーマンスの向上、脳疾患患者のための創薬およびリハビリテーション法の開発等に寄与する研究が、今後飛躍的に進展するものと期待されます。

本研究成果は2021年11月25日（中央ヨーロッパ時間）に「Frontiers in Systems Neuroscience」誌に掲載されました。

本研究は科研費「新学術領域研究（JP19H05728）」、「基盤研究（C）（JP18K10955、JP21K03932）」、「若手研究（JP20K19592）」、「国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B）（JP20KK0226）」の支援により実施されました。