内部モデルの獲得と駆動：運動学習を支える神経基盤の解明

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本研究では「運動学習におけるアフターエフェクトが生起している間，中枢神経系では運動内部モデルの駆動が切り替わりつつある遷移状態にある」という仮説を検証した。本研究は視覚運動回転環境下での追従課題を使用した行動実験を実施する研究1，ならびに同課題遂行中の脳活動をfMRIにより計測する研究2から構成された。2019年度には，昨年度より実施されていた研究1のまとめをおこなったとともに，研究2を遂行しその成果をまとめた。研究1では，回転変換が加えられた新規な環境における運動学習中のアフターエフェクトを複数回測定し，練習量に応じた時系列変化を明らかにした。健常若年者40名を対象とした実験の結果，運動学習の進行に伴いアフターエフェクトが減少すること，またこの経時的変化が状態空間モデルに基づくモデリングから説明されることが明らかになった。研究2では，健常若年者25名を対象にMRI内で研究1と同様の課題を実施し，全脳の活動を計測した。実験の結果，行動データからは研究1同様にアフターエフェクトの経時的な減少が確認された。また小脳後葉や補足運動野において課題エラーやアフターエフェクトに関連した活動が観察された。これらの活動は，異なるタイムスケールをもつ複数の運動学習過程のうち，学習速度が早い一方運動記憶の保持が短期的にしか続かないという特徴をもつ過程の時系列変化と相関することが明らかになった。このことから，新規な内部モデルの獲得は潜在的学習の要素と関連する一方で，環境変化に伴う内部モデルの切り替え能力は，意識的戦略の要素が寄与することによって獲得されることが示唆された。これらの成果は，申請者の博士論文の内容としてまとめられた。