Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

脳波 / 筋電図 / コヒーレンス / 感覚運動統合 / 皮質ー筋コヒーレンス

本研究の目的は，脳－身体システムが運動を構成する多様なパラメーターの兼ね合い（=運動の『文脈』）に身体運動を適応させているのか，その情報処理過程の生理学的機序を，脳波と筋電図の相関を評価する「皮質－筋コヒーレンス（CMC）」と呼ばれる生理学的指標を駆使してあきらかにすることである．2021年度は・依然として続くコロナ禍においても，研究室の利用ルールを徹底しながら，安全かつ着実に実験・解析を進めてきた．主には，制御対象の視覚情報の消失（突然見えなくる）や勘違い（重さや触感が見た目とは異なる）に対する柔軟な感覚運動再校正を検討するための実験系の構築に多くの時間を割いた．計算論的神経科学でもちいられる視覚外乱のパラダイムを参考にしつつ，（１）与えられる視覚フィードバックは同じであるにも関わらず，実際に要求される収縮強度が異なる条件；（２）与えられる視覚フィードバックが異なるにも関わらず，実際に要求される収縮強度は同じ条件，など視覚環境が突然変化する実験系を構築し，これにどのように適応するかといった運動のオンライン制御，外乱直後の課題にその影響がどのように反映されるかといった運動のオフライン制御を検討するパラダイムを実装した．また，これまでは運動関連領域の脳波に限定して検討を行ってきたが，本課題では視覚関連領野の脳波情報も非常に重要になるため，CMCだけでなく脳領域間のインタラクション評価も視野に入れている．全頭脳波計測を実現するための準備もおこない，これを実験系に組み込むことにも成功した．これらの成果により，公募調書に設定した「（研究3）視覚フィードバックの差異がもたらす影響」について研究を加速させる準備が整った．

運動皮質 / 骨格筋 / 同期性 / 運動誤差 / 脳波 / 筋電図 / コヒーレンス / 感覚運動統合 / 脳波筋電図コヒーレンス / フィードバック制御 / 感覚ー運動再校正

本研究では，運動指令の不正確性や身体システムの冗長性に起因する運動誤差の修正に関わる神経機序を、運動皮質と骨格筋の同期性の指標である「脳波筋電図コヒーレンス（CMC）」から検討した．研究1では，急峻な力発揮と保持を断続的に繰り返す課題を行った結果，運動初期の力の超過が大きいほど，CMCが有意に高まった．研究2では，断続的課題中に，突然自身の力が高すぎる／低すぎるように見せかける実験環境をつくった結果，力の下方修正が必要なときほど，CMCが高まる傾向がみられた．以上の結果から，我々の脳－身体システムは，運動誤差が大きく，力を弱めてこれに対応するときほど，脳と筋の同期性を高めることが示唆された．

これまで計算論的神経科学の分野において行動実験の結果から議論されてきた，フィードバック制御に関わる情報処理モデルに，神経生理学的なエビデンスを与えた点で基礎科学的な学術的意義がある．こうした議論をさらに積み上げていけば，脳と身体機能の可塑的変化を評価するバイオマーカーの創出につながるとともに，将来的には科学的根拠に裏打ちされた「モデルベースドニューロトレーニング」をスポーツ科学界に提示できるという，大きな社会的インパクトの可能性も秘めている．

【研究協力者】
上野良揮
鳥山央人
鈴木里奈