平成 26〜30 年度

文部科学省

科学研究費補助金

新学術領域研究（研究領域提案型）「脳内身体表現の変容機構の理解と制御」
H29 年度 研究成果報告

領域略称名：身体性システム
領域番号：4603
設定期間：平成 26 年度〜平成 30 年度
領域代表者：太田 順（東京大学）
http://embodied-brain.org

目

次

領域概要・総括班の活動報告
領域代表 太田 順（東京大学 人工物工学研究センター

教授）

国際活動支援班の成果報告
領域代表 太田 順（東京大学 人工物工学研究センター

教授）

A 班（脳科学）活動報告
班代表 内藤栄一（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

研究マネージャー）

A01-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者

今水 寛（東京大学 文学部教授）

関 和彦（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所部長）

A02-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者

A02-2 研究項目の研究成果報告
研究代表者

高草木 薫（旭川医科大学 医学部教授）

鎌田 恭輔（旭川医科大学 医学部教授）

A03-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者
A03-2 研究項目の研究成果報告
研究代表者

杉内 友理子（東京医科歯科大学 システム神経生理学准教授）

A03-3 研究項目の研究成果報告
研究代表者

吉村 奈津江（東京工業大学

科学技術創成研究院准教授）

松本 理器（京都大学 大学院医学研究科

准教授）

A03-4 研究項目の研究成果報告
研究代表者
A03-5 研究項目の研究成果報告
研究代表者

尾崎 弘展（東京女子医科大学 医学部

助教）

A03-6 研究項目の研究成果報告
研究代表者

肥後 範行（産業技術総合研究所

人間情報研究部門主任研究員）B 班（システム工学）活動報告
班代表

太田 順（東京大学 人工物工学研究センター教授）

B01-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者 淺間 一（東京大学 大学院工学系研究科

教授）

B02-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者 太田 順（東京大学 人工物工学研究センター教授）

B03-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者

舩戸 徹郎（電気通信大学 大学院情報理工学研究科准教授）

B03-2 研究項目の研究成果報告
研究代表者

長谷川 泰久（名古屋大学 大学院工学研究科

教授）

B03-3 研究項目の研究成果報告
研究代表者

細田 耕（大阪大学 大学院基礎工学研究科

教授）

B03-4 研究項目の研究成果報告
研究代表者

宮田

なつき（産業技術総合研究所主任研究員）C 班（リハビリテーション医学）活動報告
班代表

出江 紳一（東北大学 大学院医工学研究科

教授）

研究代表者 出江 紳一（東北大学 大学院医工学研究科教授）

C01-1 研究項目の研究成果報告

C02-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者 芳賀 信彦（東京大学 大学院医学系研究科

教授）

C03-1 研究項目の研究成果報告
研究代表者

四津

有人（茨城県立医療大学 医科学センター 准教授）

C03-2 研究項目の研究成果報告
研究代表者

島 圭介（横浜国立大学 大学院工学研究院准教授）

C03-3 研究項目の研究成果報告
研究代表者

金子 文成（慶應義塾大学

医学部

准教授）

C03-4 研究項目の研究成果報告
研究代表者

向野 雅彦（藤田保健衛生大学 医学部

講師）

C03-5 研究項目の研究成果報告
研究代表者

H29 年度活動報告
H29 年度研究業績リスト
メンバーリスト

森岡 周（畿央大学 健康科学部

教授）

領域の概要と総括班
太田 順
東京大学 人工物工学研究センター

I. 本領域の目的
超高齢社会を迎えた我が国では、加齢に伴う運動器の障害や脳卒中・脳変性疾患による運動麻痺等が急増しており、これらの運動機能障害を克服する有効なリハビリ
テーション法の確立が急務である。その鍵を握るのは、
身体機能の変化に対する脳の適応メカニズムの解明である。例えば、加齢による転倒の増加は、運動機能の低下に脳の適応が伴っていないことを示唆する。また逆に、運動器には障害が無い病態でも身体認知に異常が生じ得る。これらの事実は、我々の脳内には身体のモデル（脳内身体表現）が構築・保持されており、これに異常が生じると感覚系や運動系に深刻な障害が起きることを意味する．
本領域では、脳内身体表現の神経機構とその長期的変
容メカニズムを明らかにし、リハビリテーション介入へと応用することを目的とする。このため、システムの振る舞いを数理モデルとして整合的に記述できるシステム
工学を仲立ちとして脳科学とリハビリテーション医学を融合することを試みる。これにより、運動制御と身体認
知を統合的に理解し、真に効果的なリハビリテーション法を確立する「身体性システム科学」なる新たな学問領域の創出を目指す．
II. 領域全体の活動
2018 年 1 月 5 日までの 3 年半で、401 篇を超える学術論文（うち国際誌 281 篇）、260 件を超える国際会議発表、556 件を超える国内口頭発表を行っている。開始 2年目以降には、着実に融合研究論文が出版され、また国際学術誌において本領域で推進する異分野融合研究に関する論文特集号を発行している。2017 年度は，日本ロボット学会誌でも特集号「身体性システム科学」を発刊している．以上のように、研究は順調に進捗している。
具体的な成果としては、ヒトが身体運動を学習する過程
における脳内の複数時定数の活動動態を fMRI 計測デー
タから機械学習により同定した研究（脳科学班）、歩行・上肢運動における筋シナジーの解析アルゴリズムの開発（システム工学班）と適応動態の解析（A02）、身体錯覚や没入型 VR を用いたリハビリシステムの開発とその脳内身体表現への介入の解析（リハビリ医学班）、が挙げられる。計画研究に加え、公募研究にも各研究分
野の第一級の研究者が参画し、密に議論を重ねたことで、当初計画を超える研究提案がいくつもなされ進捗している．領域の重要な成果となる公募研究の多くは第Ⅱ期公募も継続して採択されていることから、今後も多くの研究成果が見込まれる。また、本領域の研究成果は、のべ14,000 人以上に対し広くアウトリーチされている。若手の会も組織され、異分野融合研究を主体的に行う次世代の若手研究者の育成も着実に行われている。
III. 領域全体の活動領域としての活動，学会活動に分けて記す．
A. 領域としての活動- 第 5 回領域全体会議
日程：2017 年 6 月 20 日
場所：東京都
内容：第二期公募班研究代表者が合流し，領域の後半の研究活動について全体で議論を行った．
- 第 2 回一般公開シンポジウム
日程：2017 年 10 月 14 日 12:00-17:40
場所：東京都
内容：研究者に加えリハビリに従事する医師・療法士など広く一般を対象とした講演会を行いアウトリーチに努
めた．領域代表（太田）概要説明，招待講演（京都大学
伊佐 正先生），講演 6 件（今水，井澤，稲邑，中陦，大脇，花川）- 第 6 回領域全体会議
日時：2018 年 3 月 1-3 日
場所：鹿児島県
内容：領域メンバーの講演，ポスター発表，議論．
B. 学会活動-会議名：AMAM2017
日程：2017 年 6 月 27 日
場所：北海道大学クラーク記念会館
内容：Special Session 企画（講演 6 件）
-会議名：The 2017 IEEE/RSJ International Conference onIntelligent Robots and Systems (IROS2017)
日程：2017 年 9 月 28 日
場所：カナダ・バンクーバー
内容：Workshop，講演 9 件（うち海外からの招待講演 2件），ポスター3 件，参加 30 名程度-会議名：計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SICE SSI 2017)
日程：2017 年 11 月 26 日

場所：静岡大学
内容：Special session，ポスター発表 13 件
-会 議 名 ： IEEE MHS 2017 (Micro-NanoMechatronics andHuman Science)
日程：2017 年 12 月 5 日
場所：名古屋大学野依記念学術交流館
内 容 ： OS 企 画 （ 口 頭 発 表 5 件 ， ポ ス タ ー 3 件 ） ，Keynote 講演（千葉）-会議名：日本視覚学会 2018 年冬季大会
日程：2018/1/17（水）場所：工学院大学新宿キャンパス
内容：大会企画シンポジウム「身体意識の理解に向けて」の共催-会議名：計測自動制御学会自律分散システムシンポジ
ウム
日程：2018 年 1 月 28-29 日
場所：名城大学天白キャンパス
内容：関連セッションにおける講演 6 件

ス化関連プロジェクトのレビュー，森岡周教授（畿央大学）より身体認知に関する研究レビューが提供された．
討論会として，身体性システム領域全体会議（第 6回）にて，領域内の研究者が個々に用いている概念の統合に関する討論を行なう．
VI. 今後の予定
2018 年度の予定を以下に記す．
2018 年 12 月 ： 第 2 回 国 際 シ ン ポ ジ ウ ム（EmboSS2018），大阪- 2019 年 3 月：第 7 回領域全体会議（内部向けシンポ
ジウム）-

IV. 班間連携
本領域では，領域立ち上げの初年度から，研究項目間を横断する研究を推進してきた．現在は第二期公募班を含めた連携が極めて円滑に進んでいる．図１に連携テーマを示す．ここで，①運動主体感，②姿勢保持，③筋シ
ナジー，④身体保持感，⑤上肢運動，⑥ジストニア，⑦
脳イメージング，⑧歩行，⑨把持，⑩人工拇指，⑪ソフ
トタッチ，⑫はいはい，⑬身体図式，⑭神経可塑性，を表す．
V. 若手の活動「身体性システム科学」という新しい学術領域を創成
し，学問として体系化するためには，異分野融合の理念に精通して実践的に研究を推進できる若手研究者の育成が不可欠である．このため本領域では，領域に所属する
若手研究者の会「身体性システム若手の会（通称若手の会）」を組織化している．領域の若手研究者とその研究協力者から現在までに 49 名が参加している．
本年度の活動としては，国際会議特別セッション 2 件，
学術論文誌特集号 1 件，勉強会 2 件，討論会１件となっている．各活動内容は下記の通り．
国際会議 International Conference on Intelligent Robots
and Systems (IROS 2018)の Workshop にて，領域から 9 件の口頭講演と 3 件のポスター講演を行なった．
International Symposium on Adaptive Motion of Animals andMachines (AMAM2018)の Special Session にて領域から 6
件の口頭講演を行なった（III.B においても記述）．
論文誌特集号として，日本ロボット学会誌 2017 年 9月号（Vol.35, No.7）にて領域成果の特集を行い，解説
記事 7 件を掲載した（II においても記述）．
勉強会としては各分野の研究レビューを目的として，
稲邑哲也准教授（国立情報学研究所）より，データベー

図１

班間連携の状況

国際活動支援班の成果報告
太田
東京大学

順

人工物工学研究センター

I. はじめに
国際活動支援班は，新学術領域研究の国際研究活動を支援するための計画班である．本領域は，個別疾患のリ
ハビリを包括した，脳内身体表現マーカー・モデルの概念による新しいモデルベーストリハビリテーションの実現を目指している．国際活動支援班は，A 班（脳科学）− B 班（システム工学）− C 班（リハビリ医学）を横断
し，分野融合研究として推進する核となるコアプロジェ
クトを設定し，その国際共同研究への展開を重点的に支援する．具体的には，計画班が主軸となって，01 項目
群を中心とする身体意識に着目した幻肢・麻痺のリハビ
リテーション・コアプロジェクト（身体意識コア）と，
02 項目群を中心とするシナジー制御器に着目した上下肢のリハビリテーション・コアプロジェクト（シナジー制御コア）を設定し，それに公募班メンバー（03 項目
群）も加わる．
国際活動支援班の目的として，１）共同研究の促進，研究者ネットワークの構築と国際共著論文の執筆，２）
領域への成果の還元，３）新体制システム科学領域の国
際的なプレゼンス向上，を掲げている．毎年，11 月末までに，領域内の各研究代表者から国際研究活動の提案を公募し，上記 3 つの観点に照らして審査を行い，翌年度の支援対象活動を決定している．国際活動の終了後は，報告書を提出するのみならず，年度末の領域全体会議でポスター発表するなどして，成果を領域内に還元することを求めている．

3

4

5

6

7

II. 平成 29 年度の国際活動支援
平成 29 年度に実施した国際活動支援は以下のとおり
である．
1

2

種 別：若手研究者の海外派遣
申請者：B02-1 太田
内 容：シナジー制御コアの若手研究者１名をシナ
ジー制御コアの海外共同研究者である Yuri Ivanenko
教授（イタリアのサンタルシア財団研究所）のラボに約１ヶ月間派遣し，小脳疾患の筋シナジー解析とモデル化を行った．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：B02-1 太田
内 容：シナジー制御コア海外共同研究者である
Padua 大学の Enrico Pagello 博士を招聘し，身体性システム科学にかかわる人の上肢運動制御機構解明結89

果の知能ロボット設計への貢献について議論した．
種 別：若手研究者の招聘
申請者：B02-1 太田
内 容：シナジー制御コア海外共同研究者である
Padua 大学の Enrico Piovanelli 氏を招聘し，高密度表面筋電位を用いた前腕伸筋の活動の信号源推定手法に関する共同研究に従事関する共同研究を行った．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：C02-1 大脇
内 容 ： Northeastern University の Prof. Dagmar
Sternad (Action Lab)を招聘し，国際会議 AMAM2017の身体性システムセッションで講演頂くことで本領域の国際的プレゼンス向上に努めた．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：A02-1 関
内 容：クィーンズ大学の武井博士を招聘し，日本神経科学会の姿勢制御に関するワークショップ
で講演頂き，身体性システムの研究者と交流した．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：A02-2 中陦
内 容：シナジー制御コア海外共同研究者である
Université Paris Descartes の Marc A Maier 教授を招聘
し，適応的な姿勢-歩行制御における多種感覚統合の大脳皮質機序の解明に関する共同研究を推進した．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：C02-1 花川
内 容：シナジー制御コア海外共同研究者である
Padua 大学の Giulia Cisotto 博士を招聘し，書痙に関する共同研究を行った．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：B01-1 淺間
内 容 ： 9 月 に 開 催 さ れ た IEEE の 国 際 会 議
IROS2017 の国際ワークショップに，身体意識コア
研 究 者 の Giulio Sandini 教 授 (Istituto Italiano diTechnologia)と Paul Vershure 教授 (Universitat Pompeu
Fabra) を招聘し，ロボットや VR のリハビリテーシ
ョン活用に関する議論を行った．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：C01-1 出江，他
内 容：身体意識コア海外共同研究者である

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12

Chalmers University of Technology の Max Ortiz
Catalan 博士を招聘し，幻肢痛治療に関する議論を行った．
種 別：若手研究者の海外派遣
申請者：C03-2 島
内 容：シナジー制御コアの若手研究者 1 名を，Italian Institute Technology の Pietro G. Morasso 教授のラボに派遣し，姿勢制御に関する国際共同研究を行った．
種 別：著名研究者の招聘申請者： B01-1 井澤
内 容：身体意識コア海外共同研究者である
University of South California の Nicolas Schweighofer
博士を招聘し，リハビリテーションのモデル化に関する議論を行った．
種 別：若手研究者の海外派遣
申請者：A02-2 高草木
内 容：シナジー制御コアの若手研究者 1 名を，University of Montreal の Trevor Drew 教授のラボに派

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遣し，姿勢制御に関する共同研究を行った．
種 別：著名研究者の招聘
申請者：B01-1 近藤
内 容：身体意識コア海外共同研究者である
University of Reading の Yoshikatsu Hayashi 博士を 5
月に 2 週間招聘し，BCI ニューロリハビリテーショ
ンに関する議論を行った．
III. おわりに本年度は，13 の国際活動に支援を行い，領域の国際的なプレゼンスの向上を図るとともに，国際共同研究に着手した．次年度以降も引き続き本領域の国際活動を支援することで，国際共同研究者ネットワークの展開と国際共同研究のさらなる加速により，成果として国際共著論文の増加に務める．

2017 年度 A(脳科学)班の活動報告
内藤 栄一
情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター
I. 脳班の目的
A 班(脳科学班)では、脳内身体表現の神経実態の解明と脳内身体表現マーカーの提案を行うことを目的としている。脳内身体表現と身体認知および運動制御との因果性を明らかにするため、身体意識（運動主体感と身体保持感）、協調的筋活動（シナジー）制御、予期的姿勢・歩行制御の問題を対象にした介入神経科学的実験を展開している。ヒトおよびサルなどの動物を対象とし、仮想現実課題技術による身体認知の操作、感覚系への物理的介入による筋骨格状態の操作、訓練によるサルの歩行様式の操作（２足歩行化）などに対する脳内身体表現の変容
過程について電気生理学的手法や脳機能画像法などの手法を用いた研究を行っている。また、脳情報復号化（デコーディング）技術を導入して行動変化を予測可能な脳活動を同定し、これを脳内身体表現マーカーの候補として、B 班でのモデル構築や C 班のリハビリ原理の解明に役立てる。29 年度は、公募 II 期目の開始に当たり、継続および新規を含めた 6 つの公募班(A03-1～A03-6)と計画班(A01,A02-01,A02-02)との連携や A-B-C を跨ぐ班間連
携をより一層強化し、共同研究体制を充実させながら研究活動を展開している。
II. 班構成
上記の目的を達成するため、以下の班構成を基盤として班間連携を促進してきた。(敬称略)
研究項目 A01 脳内身体表現の変容を促す神経機構
研究代表者 今水寛(東京大)研究分担者 村田哲(近畿大)、大木紫(杏林大)、前田貴記(慶応大)
連携研究者 12 名
研究項目 A02-01 身体変化への脳適応機構の解明
研究代表者 関和彦(NCNP)
研究分担者 内藤栄一(NICT)、筧慎治(都医学研)連携研究者 16 名
研究項目 A02-02 姿勢-歩行戦略の変更に伴う脳適応機構の解明
研究代表者 高草木薫(旭川医大)
研究分担者 中陦克己(近畿大)連携研究者 7 名

研究項目 A03-1 リアルタイムフィードバックとハイブリッド機能解析による脳機能ダイナミズムクスの可視化研究代表者 鎌田恭輔（旭川医大）
連携研究者 2 名
研究項目 A03-2 眼球・頭部運動系における座標系と機能的シナジーの中枢神経基盤研究代表者 杉内友理子（東京医科歯科大）連携研究者 1 名
研究項目 A03-3 筋肉協調運動の脳内身体表現学理と脳波を用いた可視化によるリハビリ支援技術の開発
研究代表者 吉村奈津江（東工大）
連携研究者 3 名
研究項目 A03-4 ヒト前頭・頭頂葉内の脳内身体表現：皮質脳波解読と刺激・病変研究による包括的研究研究代表者 松本利器（京都大）
連携研究者 5 名
研究項目 A03-5 大脳皮質における触覚-痛覚相互作用の解
明と痛覚制御研究代表者 尾崎弘展（東京女子医科大）連携研究者 3 名
研究項目 A03-6 サル内包梗塞モデルを用いた身体表現適応機構の解明研究代表者 肥後範行（産総研）
連携研究者 3 名
III. 活動報告
H29 年度 脳班(A01、A02、A03)+B01+C01 合同班会議
日時：平成 30 年 1 月 22 日
場所：情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター（〒565-0871 大阪府吹田市山田丘 1-4）
世話人：内藤栄一(A02-1:NICT)、大内田裕(C01:東北大)
参加者：今水寛(A01:東京大)、大木紫(A01:杏林大)、村田 哲 、 望 月 圭 (A01:近 畿 大 ) 、 内 藤 栄 一 、 雨 宮 薫 (A021:NICT)、松本理器、下竹昭寛、十河正弥、小林環(A034:京都大)、田中宏和(B01:JAIST)、出江紳一、大内田裕(C01:東北大)、金子文成、岡和田愛美(C03-3:慶応大)、森岡周(C03-5:畿央大)、嶋田総太郎(C03-5:明治大)、太田順(B02:東京大 インフルエンザで急きょキャンセル)内容：主に 01 項目で扱っている前頭-頭頂ネットワークの機能について、このトピックに深く関連する A、B、C 班の研究者 17 名が参加し、話題提供および討論という形式の会合を行った。主な目的は、メンバーの最新成果の共有、このトピックに関する国際的最新研究知見の共有、研究者間の理解のすり合わせおよび今後の研究展
開の確認などであった。まず、以下の 4 つの話題提供を行った。
１．動物実験のデータから理解する身体失認・失行症の病態生理
演者：村田哲(A01:近畿大)
２．左半球における失行の脳内基盤の検討：右半球の身体認知との対比から
演者：松本理器(A03-4:京都大)３．身体失認・失行・半側空間無視の病態と神経基盤
演者：森岡周(C03-5:畿央大)
４．右半球下前頭-頭頂 SLFIII ネットワークの身体認知と自己認知への関与と発達
演者：内藤栄一(A02-1:NICT)
これらの話題提供のあと、(1)腹側運動前野、44 野と下頭頂葉の機能的相違に関する知識の整理と遠心性コピーのモデル化の可能性、(2)左半球と右半球の機能側性化および相互作用に関する情報整理と考察、(3)前頭-頭頂ネ
ットワークの運動制御および運動学習への関与に関する知見の整理と今後の研究展開などに関して、内藤の司会の下、積極的な討論が展開された。
おわりに本年度は脳内身体表現の slow dynamics に関する研究成果が報告され始めた点が特徴的である。会合に関しては、
昨年度までは、研究者間の幅広い研究内容の共有を目的として主に成果発表という短時間形式の会合を行ってきた。これが浸透できたため、本年度は、議論を中心とした会合を持ちたいという研究メンバーの強い要望もあり、トピックを絞り、かつ参加メンバーをある程度制限したフリーディスカッション形式の会合を持った。参加メン
バーの感想は良好で、大変勉強になったという感想が特に若手研究者から聞かれた。また、今年から新たな公募班が加わったが、研究内容の親和性が計画班と高く、シームレスな班間連携が展開されている。最後に、メンバーの努力により、身体性システムという学問領域が徐々に広がりを見せている印象がある。この学問領域をさらに深く根付かせたいものである。

A01-1 研究項目の研究成果報告今水寛

東京大学大学院人文社会系研究科

Abstract—本研究項目では，脳内身体表現の知覚的側面として身体意識を主に扱う．その神経基盤を明らかにし，身体意識が脳内身体表現を変容させる過程を調べ，身体意識を介入・操作する手法を開発する．今年度は，身体意識の介入・操作に向けて，行動レベルの操作やニューロフィードバック操作の基礎技術開発，身体意識の指標となる脳波解析で進展が見られた．また，身体意識の神経ネットワークレベルでの解明を行うために，ヒトを対象とした全脳デコーディングを進めるとともに，サルの皮質脳波 (ECoG) 計測を開始した．

I. はじめに身体意識とは「自身が運動している」という運動主体感と，「これが自身の身体である」という身体保持感を意
味する．本研究項目では，脳内身体表現の知覚的側面として，身体意識を主に研究する．
II. 目的本研究項目では，脳内身体表現の知覚的側面として， 身
体意識の神経基盤を明らかにする．さらに，身体意識が脳内身体表現を長期的に変容させる過程を明らかにし，
脳内身体表現を適切に誘導する手法を探索し，乖離した脳と身体の関係を適切に誘導・修復する手法の開発を目
指す．

(a) 脳の領域間の機能的な結合を，ニューロフィードバ
ックで，意図した方向（結合を増加／減少）に変化させる技術を開発し，論文成果として発表した[2]．
(b) 行動レベルのフィードバックで，主体感を変化させ，主体感が操作可能であることを確認した．
(c)操作の対象となる右 TPJ の活動を，個人の脳で明瞭に活性化させる実験方法を開発した．
(d) その結果をもとに，右 TPJ の活動をニューロフィー
ドバックで上下させる予備実験を行った．
３）筋シナジーの独立性を実験的に検証：身体意識の長期的な変容との関係において，筋シナジーの独立性について検証した．従来の運動理論は，筋シナジーは，独立して制御可能な最小単位であることを暗黙の前提としていた．計算論で同定した筋シナジーを，ヒトが実際に随意的に独立して制御可能かを調べ，その前提を実験的に検証することに成功，論文成果として発表した[3]．
B. ヒトの脳内身体表現の解明とその臨床応用研究分担者の大木紫（杏林大学）らのグループは，
身体所有感の神経基盤をヒトで明らかにし，新しい効率的なニューロリハビリテーションを開発することを目的としている．
１）即時的な身体所有感に関わるバイオマーカーとして，特有の脳波活動を検出できないか，検討を行った．一昨
年開発した即時的なラバーハンド錯覚課題中に，20 人のIII. 研究成果
被験者から脳波記録を行い，同時に人工手への身体所有感の有無とその強さを質問紙で答えてもらった． 10 人のA. 身体意識の操作の基礎技術開発
脳波に event-related spectrum perturbation 解析を行った．
研究代表者らのグループは，身体意識の中でも特に運動
その結果，所有感の有無で脳波のパワーに有意差が見ら主体感の成立過程を解明するとともに，主体感を操作すれるチャンネルが検出された．前頭葉外側部，中心溝外るための基礎技術開発を行った．
側部又は側頭葉, 頭頂葉外側部，後頭葉で，β-γ波帯域
１）運動主体感の成立過程：昨年度までに行った運動主のパワーの上昇が確認された．これらの領域のβとγ帯体感の基盤となる運動の自他帰属を fMRI 脳活動からデ域パワーを用いて判別分析を行うと，身体所有感の有無
コードする実験のデータ解析を進めた．その結果，運動を 62.8%，強く感じた試行に限定すると 70.0%の確率で開始の早い時点で，大脳基底核の運動制御に関わる部分
で主観的な自己帰属を予測できることが解った．これは， 判別できた．後頭葉以外の活動部位は，先行研究で報告されている TPJ，SI，SII，PPC，PMv，島皮質などが関身体意識は，運動後の判断だけで決まるものではなく，わるという報告と一致している．しかし，先行研究と異運動中の感覚運動情報の蓄積が重要であることを示唆しなり，我々の結果では左半球により広範な活動が見られている．また，右の側頭−頭頂接合部(TPJ)付近では，予た．我々の観察した活動は，外部の物体を身体化するの測誤差よりも主観判断を予測できる部位が見つかり，主体感の最終判断に関わることが解った．これとは独立に， に特有の活動かもしれない．後頭葉で活動が見られた活動は，ラバーハンドに対し身体所有感が生じた結果、身主体感の客観指標である意図の束ね(Intentinal Bingin)の神経相関を調べた研究が NeuroImage 誌に採択された[1]． 体周囲空間へ注意が向けられたことを反映している可能性がある．
２）ニューロフィードバック技術開発：主体感の最終判
２）昨年度，ラバーハンド錯覚で観察している他者の手断に関わる部位の活動をニューロフィードバックで操作に対し身体所有感が生じさせると，観察する手が運動す
し，主体感を変更するための基礎技術開発を行った．具
体的には，以下のような成果を上げている．
る視覚入力により運動や運動に関連した脳波活動（μ波抑制）が誘発できることを報告した．今年度は，この成果を論文にまとめ[4]，更に新しい実験を追加した．すな
わち，眼前のモニタに提示した他者の手と視覚遮断された被験者の手をブラシで撫で，この最中他者の手を時々大きく開いた．観察映像に遅延を挿入し，遅延が身体所
有感とμ波抑制に及ぼす影響を解析した．他者の手に対する身体所有感は，遅延間隔の延長に伴って有意に低下
した．運動観察中のμ波抑制の大きさは，80ms 遅延条件
で 280ms と 480ms 遅延条件よりも有意に増大していた．
本結果は，身体所有感によるμ波抑制の促進には，ある
時間内の視触覚刺激同時呈示が重要であることを示唆す
る．本結果は，運動観察時のμ波抑制も，バイオマーカ
ーとなりうる可能性を示している．この研究は嶋田ら（C03-4）と共同で行った．

体感の成立機構の神経基盤、さらには統合失調症の病態生理研究を進展させた．具体的には，
１）健常者に対して resting state fMRI による脳活動計測を行い、Keio method の行動データと比較し、運動主体感の成立条件としての functional connectivity の解析を進めている。ニューロフィードバックの基礎データとすることを目指している。
２）これまでに得られている Keio method の実験のデータを基に、神経回路モデルを用いて、健常者におけるKeio method の結果を再現。その上で、健常者データをモデル化した神経回路に、神経伝達時間のランダムな遅延や内部状態へのノイズを与える仮想障害実験を行い、統合失調症データを再現できた。これにより、我々の提唱する“delayed prediction signal 仮説”の妥当性が示され
C. サルを対象とした電気生理実験による脳内身体表現
た。
の解明
３）松本理器先生らと、右半球の島皮質～下頭頂小葉に研究分担者の村田哲（近畿大学）らのグループは，自己かけての脳腫瘍の手術前後で、Keio method を施行し、の身体の状態を符号化する脳内身体表現の神経基盤を明
各領域の運動主体感の生成に関する役割について検討をらかにするために、サルの頭頂葉のニューロン活動の随進めている。
伴発射による影響を調べることを目標にしている。現在、 ４ ） 健 常 者 を 対 象 に ３ 時 点 （ 一 ヵ 月 間 隔 ） で Keio
サルの体性感覚野において随伴発射による感覚抑制に関
method のデータを取得し、運動主体感の学習効果についわる神経活動をとらえる実験を行っている。昨年度は、ての実験を行った。
右手でレバーを動かすと，左手の手掌の上を筆がこする
５）運動主体感の成立モデルであるフォワードモデルの刺激装置を作り，サルが自ら運動して体性感覚刺激をし学習における更新メカニズムは、ベイズ学習であることているときの、右体性感覚野の単一ニューロン活動を記について検討した[6]。
録した。その結果，一次体性感覚野においても，運動による随伴発射の影響受けることが明らかになった[5]。たIV. おわりにだ、この実験では、レバーを動かす手は、記録と同側
今年度は，身体意識の介入・操作とネットワークレベル（右）で、右の一次体性感覚野がどういった経路で随伴の解明に向けての準備を進めた．その過程で，新たなニ発射を受けとるのか明らかではない。これを明らかにすューロフィードバック技術の開発，脳の広い領域が身体るためには、運動野と体性感覚野の活動のコヒーレンス
意識の成立に関与していることを示すデータなどが得らを示す必要がある。そこで、本年度は、パイロット実験
れ，成立基盤の全容が明らかになりつつある．今後は，として、左半球の中心後回と中心前回の上に ECoG 電極
リハビリ班との共同で，これらの成果を，最終目的であを設置し、上記の課題中の ECoG 記録を行なった。ECoG
電極の設置の手術、ECoG の記録は今回始めてであるが、 る身体意識への介入と誘導・修復する方法の開発へと繋げて行きたい．
この実験でノウハウを得ることができた。記録の結果、
左中心後回上で記録された ECoG が右手の動きに一致し
REFERENCESて影響を受けることが明らかになった。これは，右手の[1] C. Cai, K. Ogawa, T. Kochiyama, H. Tanaka, and H. Imamizu, Temporal
固有感覚ないしは運動野から入力する随伴発射を反映し
recalibration of motor and visual potentials in lag adaptation in voluntary
たものと考えられる。今後、両半球の中心前回及び中心
movement. NeuroImage, in press.
後回から ECoG の同時記録が必要と考える。また現在、[2] A. Yamashita, S. Hayasaka, M. Kawato, and H. Imamizu, Connectivity
neurofeedback training can differentially change functional connectivity
上記課題中の体性感覚野の単一ニューロン活動を 2 頭目
and cognitive performance, Cerebral Cortex, 27, 4960-4970, 2017のサルから記録中で、記録ニューロン数を増やしている[3] S. Togo. and H. Imamizu, Empirical evaluation of voluntarily activatable
ところである。
muscle synergies, Frontiers in Computational Neuroscience, 11, e82,
D. 統合失調症患者における運動主体感の変容メカニズムの解明
研究分担者の前田貴記（慶應義塾大学）らのグループは，
運動主体感の計測方法（Keio method）を開発し、行動実
験、計算論的精神医学によるシミュレーション、画像研
究、神経生理学的研究など様々な手法を用いて、運動主

[4]

[5]

[6]

2017
S. Shibuya, S. Unenaka S, Y. Ohki, Body ownership and agency: taskdependent effects of the virtual hand illusion on proprioceptive drift, Exp
Brain Res., 235, 121-134, 2017
K. Mochizuki, K. Nakajima, M. Inase, A. Murata, Modulation of neuronal
activity in primate somatosensory cortex during tactile self-stimulation
task. J Physiol. Sci 67 Supplement 1 S93 1P-071 2017
矢野史朗、近藤敏之、前田貴記：運動主体感に着目したリハビリへのモデル・ベーストアプローチ．日本ロボット学会誌 35(7): 1621, 2017.

A02-01 研究項目の研究成果報告
関和彦
国立精神・神経医療研究センター	
  神経研究所
Abstract—In the FY2017, we established 1) two types of tendontransferred primate model, 2) State prediction in the cerebrocerebellum and fully-digitized evaluation of cerebellar ataxia, and3) plastic changes (slow dynamics) during development of humanbody representations

I.   はじめに研究項目 A02-01 では関（代表者）内藤・筧（分担者）
及び連携研究者というメンバーで構成される。国立精神・神経医療研究センター、情報通信研究機構、東京都
医学総合研究所という我が国を代表する神経科学の研究拠点をベースに項目内、班内及び領域内連関を確立して筋シナジー制御器の状態を反映する脳内身体表現マーカーの確立をめざす。
II.   目的
本研究項目の具体的な目的は筋シナジー生成器及び制御器の脳内神経基盤を明らかにし、身体の筋骨格構造の変化や体性感覚の遮断に対する上記神経機構の可塑性(slow dynamics)を実験的に明らかにする事である。
III.   研究成果
	  本年度の具体的成果を以下に 3 つ挙げ、それぞれ概要を説明する。
A.   脳内身体表現変化の slow and fast dynamics を評価するための霊長類モデルの確立
	  筋肉や骨格系の構造は生後様々な変化をするが、その変化に関わらず同じ行動を行うことができるのは生物の大きな特徴だと言える。この事は、筋骨格系構造の変化
が、行動制御の中枢である脳神経系に伝えられ、筋骨格系の変化に合わせてその機能や構造が適応的に変化し、それによって変化後の四肢が制御されている可能性を示唆する。しかし、この適応的変化の生物学的実態はほとんど明らかにされていない。そこで本研究では、中枢神経系に身体に関する多様な情報が集約された表象がなされていると想定し（脳内身体表現）、それらが筋骨格系の構造変化に対応する形で変化することによって行動適応が実現しているという仮説を検証する。前年度は主に腕橈骨筋(BRD)を深指屈筋の腱に接続する（一方向性再配置）手術を行い、再訓練によって、BRD が深指屈筋様の活動を獲得する時定数を行動評価や筋電図記録を用いて明らかにした。今年度はそれに加えて、総指伸筋（EDC）と浅指屈筋(FDS)を相互に付け替える交差再配置モデルを確立した。前述の一方向性モデルは、BRDの元の機能は欠損したままなので、「機能代償モデル」
である一方、両方向性モデルは屈筋と伸筋の機能が「入れ替わる」という点で身体改変モデルと呼ぶことができる。両方の動物モデルにおいて、術後から再訓練を行うと数ヶ月後には見かけ上術前と変わらない運動（手首屈
曲伸展または把握運動）が行われるまでに回復し、定常状態に到達した。しかし、興味深いことにこの定常状態
は術前とは異なっていた。またこの定常状態に至る過程には行動および神経活動指標ともに２相性のダイナミク
スが認められた。このダイナミクスは身体改変に対する脳神経系適応のスローダイナミクスを反映していると考えられる。次年度は、硬膜内電位(ECoG)記録を用いて、この脳神経のスローダイナミクスを直接評価し、それらと筋シナジー構造［1］の変化と比較することによって、
筋シナジー制御器のマーカー確立を行う。
	  このような筋シナジーマーカーの振る舞いは筋や皮膚からの感覚入力［2］と閉ループを形成している可能性がある。この仮説を証明するために、体性感覚を選択的に操作する技術を開発している。本年度は、ラットを対象とした基礎実験が終了し、サルへのインジェクション
の試行を行っている。
B.   小脳における状態予測のメカニズム解明および小脳性運動障害の評価のデジタル化
B-1. 小脳における状態予測の証明：研究分担者の筧（都医学研）らのグループは、B01 班の田中宏和博士（北陸
先端科学技術大学院大学）と共同で、大脳小脳（大脳とループ回路を構成する小脳部位）における順モデル仮説の検証を行った。一般に感覚情報には数十 ms 程度の遅れを伴い、そのままでは運動失調を呈する。そこで健常者では、順モデルの状態予測により遅れを補正し、滑らかで正確な制御が実現されていると考えられる。順モデ
ルは脳内身体表現の核心と考えられ、小脳が有力な座であるが、その実態は不明である。
	  そこで本研究では、運動課題を行うニホンザルの小脳から記録された苔状線維（入力）、プルキンエ細胞（中間表現）、歯状核細胞（出力）という３つの神経細胞集団間の活動の関係性を分析し、歯状核からの小脳出力が未来の苔状線維入力を予測する情報を持っていることを明らかにした（投稿準備中）。
B-2. 小脳障害評価のデジタル化：脳内身体表現の実態に迫るには、上述のような脳内身体表現の動作メカニズムを解明する一方で、そのメカニズムが神経疾患で障害された際に、身体全体に現れる表現型を網羅的に評価する

システムが必要である。そこで B02 近藤グループと共同
で Microsoft 社の協力を得て Kinect v2 というゲーム機用のセンサーを利用した低コストの全身運動の記録・評価
システムを完成させた（図 1）[3]。これは臨床の小脳機能評
価システムである SARA と同様に限局した体部位（左図赤丸）の異常運動を評価すると同時に、全身の bone のリンクの異常運動を評価できる全く新しいシステムである。今後、複数の synergy controller が相互依存的に並列して働く脳内身
体表現の分析ツールとして活用する。

ワークを実質的には使用していなかった[6]。下前頭-頭頂ネットワークの使用は中学生で出現し、この使用は、
運動錯覚と同様に、すでに右半球優位であり(図 2 下段赤領域)、成人と同様に両課題に共通の活動であった[6]。
これら一連の結果は、ヒトの脳内身体表現の定型発達に伴う貴重な slow dynamics の知見を提供した。

図 1	
  Kinect v2 を用いた小脳障害の定量的評価のデジタ
ル化システム：臨床的評価では例えば指先（赤丸）のみの動きの精度を評価する。本システムでは身体全体のbone のリンク（白丸および実線）の動きを記録するため、
図 2	
  運動錯覚課題における運動野(緑)および下前頭異常運動を成分分解して評価出来る。
頭頂ネットワーク(赤)活動の発達的変化(上段)と自己顔認
知課題における視覚領野 (橙)および下前頭-頭頂ネットワ
C.   ヒトの脳内身体表現の発達に伴う可塑的変化(slowーク(赤)活動の発達的変化(下段)	
  上段の青領域は活動のdynamics)の解明
抑制を示す。
研究分担者の内藤(情報通信研究機構)グループは、主にヒトを対象とした fMRI 研究を行っている。本年度は、IV.   おわりに身体認知を扱う 01 項目との融合を目指し、(1)ヒトの運
動領野ネットワークと上縦束第 3 ブランチという脳内神	
  今年度は予定通りの研究が進捗すると同時に、６本の経線維で結合される下前頭-頭頂ネットワークがどのよ
英文原著が出版された。上記とは別に、項目間連携で脳
うに自己身体認知に関与しているのか、(2)これらが発達卒中患者の筋シナジーを用いた脳内身体表現マーカーがという脳の slow dynamics 過程において示す可塑的変化
日伊共同研究で確立しつつあり、今後解析と論文化を進に関する研究を行った。自己身体認知課題として、右手首の運動錯覚課題および自己顔認知課題を用いた(図 2)。 めてゆく必要がある。
成人でこれらの課題中に活動する脳領域を同定すると、両課題で共通の下前頭-頭頂領域が右半球優位に活動す
REFERENCES
ることがわかった[4]。これは、ヒトの自己身体認知にお[1]  Takei,
T.,
Confais,J.,
Tomatsu,S., Oya, T., & Seki, K. (2017). Neural
ける右半球下前頭-頭頂ネットワークの重要性を意味しbasis for hand muscle synergies in the primate spinal cord. Proc Natl
た。内藤らの先行研究(Naito et al. 2016)より、運動錯覚課
Acad Sci U S A, 114(32), 8643-8648.
題は成人脳において、右半球下前頭-頭頂ネットワーク[2]   Confais, J., Kim, G., Tomatsu, S., Takei, T., & Seki, K. (2017). NerveSpecific Input Modulation to Spinal Neurons during a Motor Task in theに加えて、運動野を中心とする運動領野ネットワークもMonkey. J Neurosci, 37(10), 2612-2626.
活性化することがわかっている。そこで、運動錯覚課題[3]   Kakei S, Ishikawa T, Lee J, Honda T, Hoffman DS “Physiological andを小学生、中学生、成人を対象に行うと、運動錯覚中のmorphological substrates underpinning recruitment of the cerebellar
運動領野ネットワーク(運動野、小脳など)の活動は、小reserve”, CNS & Neurological Disorders – Drug Targets (in press).
学生ですでに成人様のパターンを示していた(運動野活[4]   Morita T, Saito DN, Ban M, Shimada K, Okamoto Y, Kosaka H,
Okazawa H, Asada M, and Naito E “Self-face recognition shares brain
動：図上段緑領域)。一方で、小学生では、下前頭-頭頂regions active during proprioceptive illusion in the right inferior frontoネットワークは成人とは異なる両側性の活動を示し、成parietal superior longitudinal fasciculus III network”, Neuroscience 348:
288-301, 2017.
人様の右半球優位性は中学生以降で出現した[5](図 2 上[5]   Naito E, Morita T, Saito DN, Ban M, Shimada K, Okamoto Y, Kosaka
段赤領域)。面白いことに、この右半球優位性は中学生
H, Okazawa H, and Asada M “Development of right-hemispheric時代に左半球の活動を抑制することで出現し(図 2 上段
dominance of inferior parietal lobule in proprioceptive illusion task”,
青領域)、この抑制は特に下頭頂葉で顕著であった[5]。
Cerebral Cortex 27: 5385-5397, 2017.
[6]   Morita T, Saito DN, Ban M, Shimada K, Okamoto Y, Kosaka H,
自己顔認知課題も同じ小学生、中学生、成人を対象に行
Okazawa H, Asada M, and Naito E “Self-face recognition begins to
うと、小学生は自己顔認知課題において、主に視覚野のshare active region in right inferior parietal lobule with proprioceptive
みを使用しており(図 2 下段橙領域)、下前頭-頭頂ネット
illusion during adolescence”, Cerebral Cortex (in press).

A02-2 研究項目の研究成果報告
高草木 薫（研究代表者）
旭川医科大学医学部・脳機能医工学研究センター
要旨 — 随意運動は目的動作に最適な姿勢を提供することによって実現される．この姿勢制御には，運動前後における自己身体と空間の関係変化をリアルタイムに予測し，これに基づいて目的動作と姿勢調節の筋シナジーを生成する運動プログラムが必要である．
本課題では，これら一連のプロセスを実現する神経機構の解明を試みる．平成 29 年度は以下 2 項目の動物実験を遂行した．第一は，二ホンザルの四足歩行から二足歩行への姿勢-歩行戦略変更
時の姿勢筋シナジーを制御する前頭-頭頂ネットワーク機能の解析である．第二は，ネコ前肢リーチング動作に先行する予期的姿勢調
節の環境依存的変容機構の解析である．得られた成績は，「前頭頭頂ネットワークが身体認知に基づいて予期的姿勢制御の運動プ
ログラムを生成すること，そして，これらのプロセスは常に重力軸を参照することによって遂行される」ことを示唆する．

I. はじめに脳血管障害や脳腫瘍・脳変性疾患（パーキンソン病や認知症など）などの脳損傷によって運動機能が損なわれる．全ての動作には，その環境下において目的動作に最適な姿勢制御が随伴する．従って，適応的な姿勢制御を提供する脳内神経機構を解明することが，脳損傷後における運動機能を再建するためのシナリオを構築するための第一歩である [1]．
II. 目的
本研究の目的は随意運動における姿勢制御の高次メカ
ニズムを解明することである．具体的には，立位歩行と姿勢制御における自己身体認知の生成機構とこれに基づく予期的姿勢調節の大脳皮質-脳幹-脊髄機構を解明することである．本年度は，①二足歩行時の姿勢維持に関与する大脳皮質内情報処理機構，②指向性動作の予期的姿勢調節における認知情報の役割，の２点について研究を進めた．

る体幹・下肢筋の姿勢筋シナジー制御は，歩行時の立位姿
勢の安定性を確保するためのメカニズムであると考えられる．
（２） 歩行時における大脳皮質背側運動前野ニューロン活動
二頭のニホンザルにおいて 44 個の背側運動前野ニューロ
ン活動を解析した．その結果，①
1/3 のニューロンが四足から二足への歩容変化に伴って活動を減少させること，②歩行サイクルに対応する活動は両歩行動作において共通していた．
前年度までの研究成績は，(a)補足運動野ニューロンは四足歩
行よりも二足歩行で活動が増加し，その時空間パターンは下肢・体幹の抗重力筋群の協調的活動を反図１ 体幹姿勢と下肢運動映すること，(b) 一次運動野ニュー右足着地に伴う体幹の右前方傾斜（実線）と筋活
ロンは二足歩行で活動を増加さ
動．破線は左足着地と体せ，筋活動よりも協調的肢運動の幹の左前方傾斜．
精度を反映する可能性を示している [2]．これらの成績は，大脳皮質運動領野には姿勢と歩行の制御における機能局在が存在することを示唆する．

(3) 頭頂葉多種感覚領域の薬理学的不活化実験
頭頂葉には前庭皮質や一次体性感覚野が存在し [3]，この
領 域 か ら 補 足 運 動 野 へ 神 経 線 維 が 投 射 す る [4] ．そ こ で ，GABAA のアゴニストであるムシモールを一次体性感覚野に注入し，この領域の神経活動を不活性化に伴う姿勢と二足歩行の変化を解析した．その結果，① 注入対側足を歩行面に叩きつけるような歩行動作 [5] と ② 歩行面から移動する際の体幹・下肢動作障害が誘発された（図 2）．前者の粗雑な歩容III. 研究成果
1.

サルの姿勢‐歩行戦略の変更に伴う高次皮質機構
中陦らのグループ（中陦・日暮）は，二足歩行を学習したニ
ホンサルの．(1) 姿勢筋シナジーと (2) これを制御する皮質
運動領野-頭頂皮質の機能を検討した．一部の成果はパリ大学 Marc A. Maier 教授との国際研究活動支援による．
(1) 姿勢-歩行戦略の変更と姿勢筋シナジー
サルの二足歩行においては，① 体幹・下肢筋活動の増加と ② 歩行サイクルと同期する体幹のスイング（偏移）動作が認められた（図 1 実線と破線）．体幹のスイング幅は垂直軸を基準として左右に等しく誘発された．この歩行動作に同期す

図 2. 左一次感覚野へのムシモール注入に伴う運動障害．サルが歩行
面から移動する際，右下肢は正確に踏み台に着地 する (4) が，左
足は踏み台に移れず(5)、サルは自発的に床上へと落下した (6-8) .

動作は末梢性感覚障害に伴う感覚性失調歩行に，後者は視床や内包後脚後部の損傷に伴う運動障害に類似する．
2.

ネコ前肢リーチング動作における予期的姿勢調節
高草木らのグループ（高草木・中島・高橋）は，ヒトや動物の動作に先行する予期的姿勢調節（Anticipatory posturaladjustment; APA）の神経機構の解明を試みている．前年度
は，前肢リーチングタスクを学習したネコの予期的姿勢調節を解析し，ネコが前肢を挙上した時点の姿勢がリーチング達成時の姿勢をコードしていることを示した（図 3 A-B）．本年度
は，予期的姿勢調節がリーチング標的の空間情報をコードしているか否かについて検討した．一部の成果はモントリオー
ル大学 Trevor Drew 教授との国際研究活動支援による．
ネコの圧力中心（Center of vertical pressure; CVP）を四足に生じる床反力から求めた．ネコが標的を注視した際の CVPを黒丸で示した．次いで CVP は左前肢挙上に先行して一過性に左側に移動し，急速に右側へ偏移する（○）．これはAPA に伴う重心の変化を反映する．次にネコは前肢を挙上し（■），標的にリーチングする（△）．着目すべきは，■と△の位置が極めて近接していることである．即ち，APA によってリーチング達成時の姿勢は前肢挙上直前には準備される．次
いで，異なる標的へのリーチングタスクに伴う CVP を解析した（図３C）．標的の空間位置が左～右へと変化すると，各タイ
ミングの CVP も左～右へ移動したにも関わらず，前肢挙上時の CVP とリーチング達成時の CVP はほぼ一致していた．
この成績は運動プログラムが巧緻動作と姿勢の制御に関与すること，そして，このプログラムは自己身体と標的の空間
位置の認知情報に基づいて生成されることを示唆する．

IV. 研究成績のまとめと今後の展望
本年度までの４年間の研究成果は以下の３点である．第一点は，歩行運動の制御に関与する大脳皮質運動関連領野には機能局在が存在することである．具体的には，一次運動野
は体部位局在に対応する下肢の動作に，補足運動野は姿勢の制御に，そして，運動前野背側部は歩行サイクルの調節に関与すると考えられる．第二点は，補足運動野から脳幹網様体を経て脊髄に下行する投射系が APA に重要な役割を担うと考えられることである [6]．特に異なる歩幅の歩行動作や異なる標的に対するリーチング動作には，それぞれに対応する
APA が誘発されることから，自己身体と環境の認知情報が目的動作および APA のプログラム生成に関与する．特筆すべきは sense of postural verticality （姿勢垂直性）が転倒しない
立位動作に重要である．第三点は，自己身体と環境の認知
情報は頭頂連合野で生成される可能性を指摘できたことである．一次体性感覚野の不活化実験によってサルの下肢動作と姿勢制御が破綻し，移動動作に伴う体幹荷重（重心）の下肢間授受が障害されたことは，この領域が感覚情報の受容だ
けでなく，自己身体の認知情報生成に関与していることを示している．
本領域研究の最終年度（平成 30 年度）の研究目標は，①
頭頂連合野で生成される自己身体認知情報が皮質運動関連領野への投射系（前頭-頭頂ネットワーク）を介して巧緻動
作と姿勢制御のプログラム生成に関与すること，②皮質運動関連領野から脳幹網様体への皮質‐網様体投射系が予期的
姿勢調節のコアシステムであることを証明すること，の２点である．本課題の成果は，高次脳機能が環境に適応的な姿勢と歩行の制御に極めて重要な役割を果たすことを証明することになる [1, 7]．上記の研究成績が，(1) 認知症や脳卒中などの脳損傷に伴う歩行-姿勢障害のメカニズムの解明，(2) 脳損傷
後の歩行-姿勢制御機能の再建へのシナリオ構築，(3) 姿勢制御機能マーカー（予期的姿勢調節）を用いた高次脳機能
予備能検査技術などの開発へとつながることを期待している．
REFERENCES
[1]
[2]

[3]

[4]

[5]
図 3. ネコの前肢リーチング動作に伴う圧力中心（CVP）の変化．
A; ネコの前肢リーチングの模式図．左前肢で異なる空間の標的にリーチングする（左）．前後肢下の床反力計の記録（右）．リーチングのタイミ
ングは標的パネルの圧センサーで検出した．B; リーチング動作に伴うCVP の変化．前肢挙上時（■）とリーチング達成時（△）の CVP はほぼ等しい．C；標的の空間位置の違いに伴って CVP も変化したが，前肢挙上時とリーチング達成時の CVP は等しい．

[6]

[7]

K. Takakusaki. “Functional neuroanatomy for posture and gait control”
Journal of Movement Disorders. 2017; 10 (1): 1-17.
K. Nakajima, Y. Higurashi, K. Morita, A. Murata, and M. Inase,“Single-unit activity in cortical motor areas of uncontsrained Japanesemonkeys on a treadmill,” Yamada Symposium 2017 on Neuroimagingof Natural Behaviors, 2nd-5th October, Tokyo, 2017 (Abstruct).
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A03-1 研究項目の研究成果報告鎌田恭輔
旭川医科大学

Abstract—近年の神経画像研究では難治姓てんかんでは、複数のてんかん焦点に加えて、それらを結ぶ病的機能ネットワー
クが関与していることが示唆されている。正常機能ネットワー
クを同定・温存しながら、病的機能ネットワークを同定・離断することで、難治姓てんかん治療法を検討した。高周波律動活
動マッピング(HGA mapping)、皮質-皮質誘発電位(CCEP)と脳線維画像 (tractography) を併用し、この機能ネットワークを探り、術中に病的機能ネットワークを離断することで新たなてんかん治療法を考案した。対象と方法：８例の難治姓てんかん患者を対象とした。全症例に術前に tractography を撮像した。
てんかん焦点同定のために頭蓋内電極を留置して、てんかん焦
点、言語、運動野を刺激して N1 の CCEP を同定した。結果：
8 例中 6 症例でてんかん焦点に関連した異常 CCEP を認めた。
言語関連 CCEP では 22.2 ± 3.5(Mean ± SD) ms であった。病的CCEP は潜時が 18.1 and 22.4 ms であった。4 例では術中病的CCEP が、病的ネットワークを切断することで消失し、その後のてんかん発作は消失した。ネットワークを離断することができなかった２症例では病的 CCEP が残存した。この２症例ではてんかん発作が残存した。HGA, CCEP および tractographyを融合して、脳機能ネットワーク画像化することで選択的に異常ネットワークを離断することで、難治姓てんかん治療に貢献することができる。

I. はじめに
身体性システムでは脳内機能局在、また外部から入力によりその局在が変容することを解明してきた。特に長期間難治姓てんかんを患っていた患者脳は、正常な機能局
在に加え、病的機能によるネットワークの機能局在、およびその変容(slow dynamics)の存在が示唆されている 1 3。
複数の画像、電気生理学的手法を融合し、病的ネットワークを同定することで、正常機能ネットワーク、局在を明らかにすることできる。これらの関係を具体的に画像化、モニタリングすることで、てんかんの病態生理を解明し、外科治療戦略立案に応用できる。60-170Hz 程度の
HGA の集積程度は機能・活動している脳領域の正確な指標となる 2 4 5。さらに皮質-皮質誘発電位(CCEP)は脳内の機能的結合を把握することができる手法であり、HGA と CCEP を組み合わせることが、てんかんの病態解明と繋がる。本検討ではさらに、tractography を用いて、具体的に離断すべき病的ネットワークを可視化して、てんかん治療に応用した。

脳神経外科

II. 目的本研究項目の具体的な目的は「慢性病的脳における正常・病的脳機能局在とネットワークの変容の画像化」
である．先天性、または１０年以上長期にわたるてんかん、つまり異常脳活動、興奮発作に罹患している患者においては、正常の機能局在、またはネットワークの偏位、さらには多焦点活動による病的ネットワークの形成が推察される。てんかん外科を行う患者では、正確なてんかん焦点同定と機能局在を行うために、頭蓋内電極を留置することがある。頭蓋内電極は脳波に比して信号・雑音比は４倍程度であり、かつ HGA のような高周波律動帯域を検出することも可能である。HGA 解析による脳機能局在、CCEP による病的ネットワークの解明、これらによる脳機能ネットワークを離断することで、機能温存を行いながらてんかん放電の伝搬を遮断することを目的とした。
対象は８例の難治姓のてんかん患者である。
Table 1. Basic clinicodemographic characteristics of individual patients
Case

Age

Foci

Pathology

Symptoms

129

Lt F/T

FCD I

CPS

2

28

Bil F

none

CPS

3

32

Lt T

FCD I

CPS

4

31

Rt T

FCD I

CPS

5

30

Rt T

Trauma

CPS

6

31

Lt T

none

CPS

7

33

Rt T

none

CPS

8

22

Lt F

FCD IIGCS

CPS: complex partial seizure, FCD l: focal cortical dysplasia type l, FCD II: focal corticaldysplasia type ll, GCS: generalized convulsive seizure, Lt F/T: left fronto-temporal, Bil F:
bilateral frontal, Lt T: left temporal, Rt T: right temporal

III. 研究成果
1，HGA による運動・言語機能野のリアルタイムマッ
ピング方法の確立。研究代表者らのグループは，様々な課題を負荷することで運動野、言語野、側頭葉底部のHGA 分布状態を患者毎、課題別に様々なパターンを表示されることが明らかになった。
2,てんかん焦点を電気刺激することで、関連した多焦点領域に CCEP が現れることを発見した(Table 2)。
3, 多焦点間に現れる CCEP を用いて tractography を描くことで機能的ネットワークを画像化し、そのネットワ
ークを選択的に離断することで病的 CCEP が消失した。
CCEP が消失した症例ではてんかんコントロールが良好であった(Fig. 2, 3)。
Table 2 正常/病的 CCEP

Fig. 3. Case 2: Tractography を基に全脳梁離断を施行。施行中に病的 CCEP は消失。

Table 2. Stimulus−response latencies in four cases with pathological CCEPs
Mean
Stimulus

No. ofLatency

Point

Location of CCEPElectrodes(ms)

TemporalNormal CCEP

3.1 ± 1.2

22.2 ± 3.5

Frontal Language

Language

Mean
Pathological

Stimulus

No of
Latency

CCEP

point

Location of CCEPElectrodes(ms)

Left Frontal
Case 1

Left Temporal3

22.2 ± 1.5

fociCortexLeft Frontal
Case 2

6

24.4 ± 1.2

4

18..1 ± 0.8

Right Frontal Cortex

fociRight Temporal
Case 3Right Hip

References

CortexRight Posterior
Case 4Right Hip4

20.2 ± 0.7
Temporal Area/Base1.

Hip: hippocampus; CCEP: cortico-cortico evoked potential

具体例;
Fig. 1. Case 2: 両側前頭葉から発作波。
A：MRI では異常なし。B：脳波では両側前頭葉のスパ
イクあり。C:脳皮質電位では両側前頭葉から同期性スパ
イクあり。

2.

3.

4.

5.

Fig. 2. Case 2: 右前頭葉刺激で左前頭葉に病的 CCEP
（赤四角枠）

Enatsu R, Mikuni N: Invasive Evaluations for
Epilepsy Surgery: A Review of the Literature.
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Language Mapping. World Neurosurg 97:123-131,
2017

A03-2 研究項目の研究成果報告
杉内 友理子東京医科歯科大学 システム神経生理学分野

Abstract—前庭頚反射では、頭部に回転刺激が加わりある
半規管が刺激されると、代償性の頭部回転がおき，元の頭位に立ち直る反射性の運動が起こる[1]。この際、刺激された半規管からの情報が、特定の空間的および時間的パターンで複数の頚筋を活動させるが、これらの筋群は、特定の方向に頭を回転させるための機能的シナジーを形成しているといえる。
前庭脊髄路は系統発生学的に古く、中枢神経系による運動の制御機構の原型である可能性がある。本研究の目的はこの前庭脊髄反射系において筋シナジーの中枢神経機構の実体を明らかにすることである。今年度はまず、各頚筋への左右６個の半規管からの入力がどのように収束するかを明らかにした。
ネコにおいて鰓弓由来[2]の屈筋（胸骨乳突筋、鎖骨乳突筋）の運動ニューロンへの半規管入力様式を明らかにし、固有背筋由来の筋への入力様式と比較した。その結果、元来固有背筋である板状筋と、屈筋である胸骨乳突筋および鎖骨乳突筋
が筋シナジーを形成している可能性が示された。

立つ簡単な系であるため、その神経回路が明らかにされて来た。しかしながら、頚部は、多くの頚椎からなり、
１６対以上の頚筋群からなる複雑な系のため、中枢における神経回路の実体は未だ謎である。前庭系は、系統発生学的に最も古い感覚系の一つであり、前庭脊髄系は体性運動の制御機構の原型である可能性がある。
II. 目的

本研究では、単一の前庭脊髄路ニューロンからの出力が、どのようなグループの頚筋に及ぶかという発散様式
を形態学的に調べ、前庭頚反射における筋シナジーの形
成機構の実体を明らかにすることを目的としている。脊髄灰白質内の頚筋運動神経核の分布には局在があることはすでに明らかにした [2] が, その境界は入り組んでおり、単一軸索を再構築することにより判明する軸索投射部位の相対的位置だけから投射先の運動神経核を同定する精I. はじめに度には限界がある。そこでまず予めそれぞれの頚筋について、左右６個の半規管神経から単一運動細胞への興奮
中枢神経系は複雑な随意運動制御を効率的に行うため性あるいは抑制性の入力があるか、すなわち各頚筋の運に、筋シナジーを形成し、自由度を減少させていると考動ニューロン側からみた６個の半規管からの入力の収束
えられ、本学術領域においても、NMF（Non-negative様式を明らかにする。この解析を各頚筋についておこな
matrix-factorization）法を用いた解析法により、動物やヒトの日常動作において筋シナジーが同定された（舩戸）。 うことにより、逆に、ある半規管から興奮性あるいは抑制性出力を及ぼす頚筋群の組み合わせが判明する。我々
しかしながら、中枢神経系内における筋シナジー形成のの作業仮説は、この単一半規管による頚筋支配の空間パ
神経基盤がどのようなものであるかを示した生物学的実ターンは、我々が既に見いだした単一前庭脊髄路細胞の験データは多くはない。本研究は、前庭脊髄反射系をモ
脊髄における軸索の分枝パターンによって決定されていデルとし、筋シナジー形成の中枢神経機構の実体を明らると考える。そこで、最終目標である、ある半規管入力
かにしようとするものである。
を受ける単一前庭脊髄路細胞の脊髄内軸索分枝の形態学
頭部に回転刺激が加わりある半規管が刺激されると、的解析に先立ち、まず、頚部に存在する多くの筋についその半規管の存在する平面内で、与えられた外乱であるて、それぞれの頚筋への６個の半規管からの入力がどの頭部の回転と反対の方向に代償性の眼球の回転と頭部回ように収束するかを、細胞内記録でシナプス電位を解析
転がおき，元の眼球位置と頭位に立ち直る反射性の運動
し、電気生理学的に明らかにすることを目的とした。
が起こることが知られており、それぞれ前庭動眼反射、
哺乳類の頚の屈筋は魚類の鰓弓に由来するものであり、
前庭頚反射と言われる。この際、刺激された半規管から脳神経の支配を受け、本来の体幹筋である固有背筋とはの情報が、その状況にふさわしい眼球・頭部の立ち直り
性質を異にする。この屈筋の半規管からの入力様式を明を起こすための特定の眼筋群・頚筋群に伝えられる必要
らかにし、固有背筋由来の筋への入力様式 [3, 4, 5]と比がある。これらの筋群は、特定の方向に眼球・頭部を回較し、起源の異なる筋どうしの間にもシナジー形成が成転させるという共通の作用をもっているので、一つの立しうるかを検討した。
「機能的シナジー」を形成しているといえる。この筋シナジーが中枢神経内のいかなる機構によって決定されているかについては、眼球運動系は６対の筋からのみ成りIII. 方法
実験にはクロラロース麻酔をしたネコを用いた。頚筋への支配神経を剖出し、電気刺激を行い、得られる逆行性反応により、運動ニューロンを同定し、上部頚髄の頚筋運動ニューロンから細胞内記録を行った。
Suzuki らによって開発された方法 [6] によって、微小電極を半規管神経に植え、これを電気刺激した。電極の最終位置は、それぞれの半規管神経刺激によって生じる
特徴的な眼球運動 [1] によって決定した。実験終了時に内耳を開放し、半規管神経と刺激電極の位置関係を検討した。
IV. 研究成果
A. 副神経脊髄根の支配筋の同定
鰓弓筋とその支配神経である副神経脊髄根の走行と筋の支配様式を明らかにした。副神経脊髄根は、鎖骨乳突筋（M. cleidomastoideus）、胸骨乳突筋 (M.
sternomastoideus)、僧帽筋 (M. trapezius)を支配していた。
鎖骨乳突筋と胸骨乳突筋はヒトの胸鎖乳突筋 (M.
sternocleidomastoideus) に相当するものが、ネコでは明確に異なる筋に分離していることが明らかとなった。
B. 電流滑走の可能性の除外
内耳の解剖学的位置関係により、各半規管神経の位置が非常に近いため、各半規管神経に植えた電極から微小電流刺激を行って得られた刺激効果が、真に意図した半規管神経を刺激した結果であり、近接する他の半規管神経に電流滑走が起きた結果でないことを確かめる必要がある。伸筋に属する、下頭斜筋 (M. Obliquus capitis
caudalis)の運動ニューロンから細胞内記録を行い、左右６個の半規管からの入力様式を調べたところ、同側の前、外側、後半規管神経からそれぞれ、興奮性、抑制性、興奮性入力、対側の前、外側、後半規管神経からはそれぞれ、抑制性、興奮性、抑制性入力が認められた [3]。したがってそのような標本では、隣り合う半規管神経どうしの間での電流滑走の可能性は否定できると考えられた。

および胸骨乳突筋の運動ニューロンに共通の入力様式であると考えられた。
D. 鎖骨乳突筋および胸骨乳突筋の運動ニューロンへの半規管入力を伝える経路の解析
鎖骨乳突筋および胸骨乳突筋運動ニューロンへの半規管入力を伝える経路を決定するため、延髄正中部で内側
縦束 (medial longitudinal fasciculus, MLF) を切断したとこ
ろ、いずれの半規管からの入力も消失した。外側前庭脊髄路を切断した場合には、影響が認められなかった。このことから左右６個の半規管からの入力は、いずれもMLF により伝えられることが明らかとなった。
V. おわりに
鎖骨乳突筋および胸骨乳突筋の運動ニューロンの半規管支配様式は、伸筋に属する板状筋の運動ニューロンの半規管支配様式 [4] と同様であった。身体の左右軸に関して、頚部の背側と腹側というほぼ対照的な位置関係にある伸筋と屈筋が、左右 6 個の半規管から同一パターンの入力を受け、筋シナジーを形成していれば、どのような方向に頭部が回転した場合にも、両者の間で前後屈方向の作用は相殺され、頭部の側屈作用のみが生じることになる。すなわち、筋シナジーの形成によって、個々の筋レベルの作用を超えた、異なる作用をもった別のfunctional unit が形成される可能性を示唆する結果と考えられる。前庭反射系においては、各種受容器からの感覚入力による応答パターンを共有することが、シナジー形
成の必要条件であると考えられ、これまでに得られたデータから予想される筋シナジーが、単一の前庭脊髄路細胞レベルで実現されているかどうかを今後検証したい。

REFERENCES
[1]
[2]

[3]

C. 鎖骨乳突筋および胸骨乳突筋の運動ニューロンへの半規管入力様式の解析
副神経脊髄根の電気刺激に対する逆行性応答によって同定した運動ニューロンについて、各半規管神経を選択的に電気刺激し、得られた細胞内電位を解析した。その結果、全ての半規管から２シナプス性の入力を認めた。
同側の前、外側、後半規管神経については、いずれからも抑制性入力であり、対側の３個の半規管神経からはいずれからも興奮性入力であった。この入力様式は、副神経脊髄根の電気刺激により逆行性に同定された全ての運動ニューロンに共通であった。したがって、鎖骨乳突筋

[4]

[5]

[6]

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A03-3 研究項目の研究成果報告
吉村 奈津江東京工業大学 科学技術創成研究院

Abstract—本研究項目では，非侵襲的脳活動計測手法を用いて手や足の運動に関する脳内情報処理過程と筋肉の協調活動（筋シナジー）を可視化することを目的としている．この可視化技術を確立することで，短長期的な運動学習による脳内情報
処理や筋シナジー体系の変容を直感的に捉えることができ，効果的なリハビリ介入にも応用可能と考えている．今年度は、筋シナジー推定に用いられる手法を脳波の信号源電流信号に適用することで、指のリーチング運動タスクにおいて、指を動かす
方向ではなく、指関節運動の種類（屈曲、伸展など）の違いの識別精度を向上させることができることを示した。この成果は、科学論文誌 Scientific Reports [1]にて発表した。

I. はじめに研究代表者はこれまでに，手首の屈伸運動中の脳波を計測し，脳波から脳内に仮定した脳波信号源の電流信号を推定することを通して，手首運動に関する 2 つの筋肉の筋活動信号の推定に成功した[2]．この技術を用いれば，
脳活動信号と筋電信号を関連づけることができるため，
筋シナジーがどのように脳内で表現し得るかを検証することができると考えている．

運動に関する脳活動信号とを分離して抽出するために、肘の角度を 0°と 90°の２通りにしてデータを記録した。
記録したデータから、Variational Bayesian multimodal
encephalography (VBMEG)法[4]により推定した脳波の信
号源電流信号を用いて Sparse Logistic Regression (SLR) 法[5]により 8 種の運動方向および関節運動の識別を行なった。
その結果、脳波信号から直接識別を行うよりも信号源を用いた方が有意に高い識別率が得られることが示されたが、さらに信号源電流に主成分分析と独立成分分析(PCAICA 法)を適用した時系列信号を用いることで、識別率が更に向上することが確認された（図 2）。このPCAICA 法は筋シナジーの推定に用いられる手法[6]であることから、信号源電流シナジー (current source synergy)信号と呼ぶことにした。

II. 目的本研究項目の具体的な目的は，脳波や機能的核磁気共鳴画像法（fMRI）などの非侵襲的な脳活動計測手法を用いて，手や足の運動に関する情報が脳内でどのように表現され、筋電信号から推定できる筋シナジーとどのように関連しているかを検証および可視化することである．

Fig. 1. Target directions and elbow angles. (Reviced from Yoshimura et al.,Scientific Reports, 2017)[1]III. 研究成果
本年度の具体的成果についてそれぞれ概要を説明する．
A. 指の到達運動中の脳波信号を用いた 8 種の運動方向
および関節運動の判別 [1]研究代表者らのグループは，脳波解析ツールボックス
EEGLAB [3] の開発拠点である University of California, San
Diego 校 (UCSD), Swartz Center for Computational
Neuroscience (SCCN)との国際連携において、指の 8 方向
リーチングタスク中の脳波 128 チャネルと筋電信号 96 チ
ャネルの同時計測を行なった。リーチングタスクは、図1 に示すように PC 画面中心に表示されたカーソルを、放射状に配置された 8 方向いずれかのターゲットに移動させるものであり、運動方向に関する脳活動信号と指関節Fig. 2. Classification accuracies comparison among EEG sensor, EEG
synergy, current source (CS), and CS synergy. (Left group: finger joint
movements decoding, Right group: target direction decoding. Yoshimura etal., Scientific Reports, 2017)[1]この効果は関節運動の識別において特に顕著であり（図２左）、この識別を実現した識別器がどこの脳内信号源で構成されたシナジーであるかを調べたところ、関節運動の識別において高い貢献度を示した信号源電流シナジ
ーは、一次運動野の手の領域に高いウェイトを示すシナジーであることが確認された。その一方で、運動方向の識別器で高い貢献度を示したシナジーは、一次運動野や手の領域の情報も利用しているが運動前野の信号源がより多く関与したシナジーであった（図３）。このことか
ら、PCAICA 法を信号源電流に適用することで、視覚情報を含まない関節運動に関する情報を抽出できることが示唆された。従って、この方法は筋シナジーの脳内表象の解析に利用可能と期待される。

関節運動
運動方向

Fig. 5. Mean temporal patterns of the 4 estimated synergy for the 8
movements with extending elbow.

B. その他の業績
その他、本年度は以下の学術論文を発表した。
・A. Mejia Tobar, R. Hyoudou, K. Kita, T. Nakamura, H. Kambara,
Y. Ogata, T. Hanakawa, Y. Koike and N. Yoshimura, “Decoding ofankle flexion and extension from cortical current sources estimatedfrom non-invasive brain activity recording methods,” Frontiers in
Neuroscience, 11(733), pp. 1-12, 2018.
歩行をサポートする BMI の構築を目的として、脳波から推定した信号源電流を用いて左右の足首の屈曲・伸展およびそれらの力の強弱（動作なしも含めて９動作）を識別した。

・L. Minati, M. Frasca, N. Yoshimura, and Y. Koike, “Versatile
locomotion control of a hexapod robot using a hierarchical network of
non-linear oscillator circuits,” IEEE Access, pp. 1-24, 2018.
Fig. 3. Spatial and temporal features that contributed to decoding of
movement directions (green) and joint movements (red).

同時計測した筋電信号については、筋電信号で最も汎用的な Non-negative matrix factorization（NMF）法を用いて筋シナジー推定を行なった結果、4 つのシナジーで肘の角度 2 種、8 方向の運動を説明できる可能性が示された（図 4、図 5）。

非線形のアナログ回路で制御されたアリ型ロボットにおいて、少ないパラメータで実施の昆虫に類似した歩行パターンが自発的な回路動作により実現することを示した。

IV. おわりに
本年度は、指の関節運動に関する情報を信号源電流
シナジーにより高い精度で抽出できる可能性を示した。次年度以降は、同時計測した筋シナジーと、信号源電流シナジーとの関係を調べることを通して、
筋シナジーの脳内表象の特定を試みる．
REFERENCES

Synergy 1

Synergy 2

Synergy 3

Synergy 4

Fig. 4. Topological maps of the 4 estimated synergy weights on the arm.
(Yello represents hight weight and blue represents low weight values).

[1]
N. Yoshimura et al., “Decoding finger movement in humans usingsynergy of EEG cortical signals,” Scientific Reports, vol. 7:11382, pp.
1-11.
[2] N. Yoshimura et al., “Reconstruction of flexor and extensor muscle
activitices from electroencephalography cortical currents,” Neuroimage,
vol. 59, pp. 1324-1337, 2012.
[3] EEGLAB: https://sccn.ucsd.edu/eeglab/[4] VBMEG:
http://vbmeg.atr.jp/?lang=en[5] SLR toolbox version 1.2.1 alpha(http://www.cns.atr.jp/~oyamashi/SLR_WEB.html).
[6] M.C. Tresh, V.C.Cheung, and A. d’Avella, “A matrix factorization
algorithms for the identification of muscle synergies: evaluation on
simulated and experimental data sets,” J. Neurophysiol, vol. 95, pp.
2199-2212, 2006.

A03-4 研究項目の研究成果報告
松本理器
京都大学大学院医学研究科臨床神経学
Abstract—The implantation of subdural electrode grids over thefronto-parietal area for the presurgical evaluations of patientswith partial epilepsy offers the rare opportunities to record
neural activities with wide-band ECoG, and apply electricalstimulation (cortical mapping and connectivity mapping) todelineate the fronto-parietal network through the SLF III.
Within the left network, functional differentiation in negative
motor area was quantitatively evaluated by 3D motion capturesystem. Within the right network, we have explored the neuralactivity for self-consciousness and sense of agency. We are also
investigating the fast – slow dynamics for the sense of agency inthe patients undergoing resection of the brain tumor in the rightSLF III network.

I. はじめに難治部分てんかんの外科治療には、てんかん焦点の切除と同時に焦点周囲の脳機能の温存が大切であり、病態による機能可塑性を加味した包括的な脳機能マッピングが必要となる。てんかん焦点が機能野近傍に位置する場
合や非侵襲的検索では焦点の同定が難しい場合、硬膜下電極の慢性留置による侵襲的術前評価を施行する。硬膜下電極を用いた臨床脳機能マッピングには、課題遂行中の脳活動計測（事象関連電位や高ガンマ活動計測）と高頻度皮質電気刺激が用いられる。疾病/病巣研究では、
一般に slow dynamics による脳機能可塑性（代償機構）を伴う慢性期の評価となる。皮質刺激の手法は、一過性
2(〜5 秒）, 限局性(~2 cm )の介入により代償機転を伴わない fast dynamics による変容を評価する。特定の高次脳機能の課題遂行中に急性介入することで、遂行に「必須」な皮質を同定できる。脳疾病による脳内身体表現の障害後の slow dynamics による代償メカニズムの解明には、正常状態の脳内身体表現マーカー同定と急性刺激介入時の身体認知・運動制御の変容の理解が欠かせない。
前期公募研究では、高頻度（代償を伴わない機能変容の定性的解析）に低頻度（皮質間結合解析）の皮質電気刺激を複合的に用いて、道具使用にかかわる左前頭葉・頭頂葉ネットワークの同定と領域特異的な変容様式を明らかにした。また、A01-1 今水班、A02-1 内藤班との共同研究を発展させ、左右腹側前頭葉・頭頂葉が深く関与する道具使用(左半球)、身体意識・運動主体感(右半球)に焦点を当てた。臨床神経学へのフィードバックを視野にいれて、複合的に脳活動計測と介入を用いて、前頭葉・頭頂葉連合野における脳内身体表現の神経機構との変容(急性の変容とその後の代償機構)の解明を目指した 。

II. 目的
本研究計画は、てんかん外科の術前評価のために前頭・頭頂葉に硬膜下電極を慢性留置した患者で同意を得
ら れ た 者 を 対 象 と す る （ 京 大 医 の 倫 理 委 員 会 C533,443）。てんかん外科の術前評価目的に記録する皮質脳波(ECoG)データから、直接の脳表記録で得られる優れた時間･空間分解能で課題中の脳律動を広域周波数帯域で計測した。上縦束第 III 枝(SLF III)がかかわる腹側前頭・頭頂葉ネットワークに焦点をあて、左優位半球では道具使用・到達把持運動・巧緻運動、そして右非優位半球では自己顔認知、運動錯覚にかかわる皮質活動を探索した。電気的線維追跡法である皮質皮質間誘発電位（cortico-cortical evoked potential: CCEP）の手法[1]を用いて、前頭葉・頭頂葉間の皮質間結合を明らかにし、ネットワークの結合様式を加味して、上述の脳機能にかかわる脳内身体表現マーカー候補の同定を試みた。左半球への電極留置症例では、課題中に高頻度皮質電気刺激
で中核前頭・頭頂葉ネットワーク（単一領野ないし複数
領野）に介入し、各領域およびネットワークレベルの代償の伴わない、fast dynamics の変容様式の同定をすすめた。右半球への電極留置症例においては運動主体感(Sense of Agency: SOA)課題 Keio method 施行中の脳活
動計測を試みた。右半球前頭頭頂葉病変の切除例では、
運動主体感課題を術前・後に縦断的に評価し、責任領域の同定および fast から slow dynamics への変遷の過程の解明をめざした。
III. 研究成果
本年度の具体的成果を以下に 3 つ挙げ、概説する。
A. 左前頭葉・頭頂葉の機能同定、fast dynamics による変容の解明
てんかん外科術前評価のため左前頭葉に電極留置した難治部分てんかん患者 6 例を対象に、皮質高頻度電気刺激により同定した中心前回、下前頭回の陰性運動野に対し、課題に同期したより低強度の電気刺激で介入し、運動の遅延、制御の変容（fast dynamics）の定量解析を 3 次元
モーションキャプチャーシステムを用いて推し進めた。
中心前回の陰性運動野を刺激した 4 症例では指運動(指タップ幅、把握運動時の母指示指の最大幅)のみが障害された。一方、中心前回と下前頭回の境界に位置する陰性運動野の刺激１症例では指運動と到達運動が、下前頭回の陰性運動野を刺激した１症例では指運動に加えてその他の複雑な運動(到達運動、指ジェスチャーの模倣、道具使用パントマイム)も障害された。中心前回の陰性運動野は肢節運動失行に、下前頭回の陰性運動野はより高次の失行に関与している可能性が示唆された[2]。腹側前頭頭頂ネットワーク内の 2 つのハブ領域に同時介入を行うことで代償を伴わないネットワークレベルでの変容様式の解明をめざす。皮質脳波(ECoG)では、１）広域周波数帯域（緩電位から高ガンマ活動）の脳律動の計測、
そして２）高い信号雑音比から単一施行の活動の解析、が可能となる。道具使用・ジェスチャー模倣中の広域周波数帯域の神経活動を７名で計測、タスクの decodingを試み、decoder の重み付け情報から、行為関連ネット
ワーク内の機能分担を明らかにすることに着手した。
B. 前頭葉・頭頂葉ネットワーク機能結合地図作成
前期公募において左前頭葉・頭頂葉に電極留置したてんかん患者 5 例において、行為関連二領域(PMv-PF)の機
能結合・相違を皮質刺激により示したが、このうち 4 例
では、電気的線維追跡法(CCEP)にて下頭頂小葉から下側頭回・底部への機能結合がみられ、行為における意味
機能へのアクセスが示唆された[3]。本年度は、SLF を含む両側の前頭葉・側頭/頭頂葉のネットワークの機能
結合性の左右差を CCEP の手法を用いて、27 例の脳腫
瘍患者(言語優位側 17 例、非優位側 10 例)において検討した。CCEP の振幅差から言語優位側の機能結合の特異性を示唆された[4]。また、前頭葉内ネットワークについて、上前頭回-下前頭回間の Frontal aslant tract (FAT)を CCEP により解析し、言語・運動に関わる機能結合性を明らかにした[5]前頭葉・頭頂葉の皮質間結合については、腹側領域を中心に機能的結合地図を報告したが、これまで検討が十分になされていない背側領域（外側・内側）の頭頂葉・前頭葉の皮質間結合について探索を継続した。内側頭頂葉内で結合性は異なり、楔前部は背側運動前野、下頭頂小葉などの外側の領域と、後部帯状回は中部帯状回など内側の領域と、傍中心小葉は中心前回・後回に主に結合した。また、上頭頂小葉は、楔前部・後部帯状回と双方向性の皮質間結合を有していた[6]。
C. 身体・自己認識にかかわる右前頭葉・頭頂葉ネット
ワーク: 脳内表現マーカーの同定と fast から slow
dynamics への遷移の解明
研究計画班 A02-1 内藤班と共同研究を開始し、身体・自己認識にかかわる右前頭葉・頭頂葉ネットワーク、脳内表現マーカーの同定に着手した。自他顔の識別時のSLF III の脳律動の動態を検討するため、右半球に頭蓋内電極留置をした 3 名を対象に顔の自他識別課題を行い、脳活動計測を行った。自他の判断時に 3 症例中 2 症例で中心後溝周囲の縁上回と中心後溝、下前頭回に高ガンマ活動を認めた。今後は症例の蓄積と共に support vector
machine(SVM)を用いた decoding により、右 SLFIII ネ
ットワーク内の自他判断の機能局在を解明する。
連携研究者の吉田和道先生との密な連携のもと、研究
計画班 A01-1 班の今水寛先生、前田貴記先生との共同研究を継続した。右頭頂葉・島皮質の部位に脳腫瘍などの病変がある患者 11 例を対象に、手術前後に運動主体
感を Keio method を用いて定量的に計測し、術後の運動主体感の変容（代償機転）を、急性期(fast dynamics)
から亜急性期(slow dynamics)への遷移に焦点をあてて検討した。島を含めた病変を有する症例においては、運動主体感について動的変容が認められた[7]。B01-1 班の矢野史朗 先生との共同研究により術後患者の運動主体
感の変容を解析した。Keio method の正常人および統合失調症患者データから SVM を用いて作成された健常性推定モデルをもとに、11 例の手術前・後の経時的な運動主体感の正常～異常の遷移を定量的に解析した。
右半球に頭蓋内電極を留置した 2 症例で、右島において Keio method 課題施行時の皮質脳波活動を記録した。
右島、腹側運動前野から高ガンマ活動を認め、同部位の運動主体感への関与が示唆された。また今水班とこの運動主体感関連の脳律動の decoding 解析に着手した。今後は、症例蓄積から運動主体感の定量的評価をすすめ、術前後の resting state fMRI からネットワーク解析を縦断的に施行し、運動主体感にかかわる右半球ネットワー
クの動的遷移（機能代償）の解明をめざす。
IV. おわりに
本公募研究では、ヒトの腹側前頭葉・頭頂葉ネットワーク（SLF III ネットワーク）に焦点をあてて、左優位半
球では道具使用などの行為、右非優位半球では身体・自己意識と運動主体感にかかわる脳内身体マーカー候補（脳律動）と fast dynamics による変容の解明を推進した。研究計画班との共同研究で導入できた新規手法（デコーディング、脳外科症例での Keio Method・restingstate fMRI での縦断的評価）を統合的に取り入れ、臨床神経科学への feedback を視野に入れ、機能変容の fastから slow dynamics への遷移（代償機転）の解明を進める。臨床システム神経科学の観点からの知見は、システ
ム工学によるモデル構築・検証やリハビリ介入による長期的変容（代償）の重要な参照データとして「身体性システム科学」の体系化へ貢献が期待される。
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小林環、松本理器、下竹昭寛、十河正弥、高橋由紀、稲田拓、山尾幸広、菊池隆幸、荒川芳輝、吉田和道、池田昭夫、前田貴記、
今水寛、宮本享 、運動主体感における島皮質の役割:島皮質切除
症例での縦断的神経心理学的検討, 日本脳神経外科学会、名古屋
2017 OctA03-5 研究項目の研究成果報告
尾崎弘展
東京女子医科大学

医学部

Abstract— Peripheral nerve injury causes neuropathic pain. It
is suggested that the neuropathic pain is based on not only the
peripheral nerve but the central nervous system including thebrain. However, representation of nociception in the primarysomatosensory cortex (S1) is still poorly understood. In thisresearch project, we focus on the representation of nociception in
S1. By using c-Fos immunohistochemistry, intrinsic signal imaging
and 32ch multi-unit extracellular recording in vivo, we found thatthe dysgranular area in S1 is nociceptive stimulus responsive area.
For developing new method to control nociception, we used a focal
infarction model and tested the effect on the input-output of theintact but connecting area. By combining these findings, we try todevelop a network based method for controlling nociception.

I. はじめに体に痛みを感じると、人はその痛む部位を擦ることで痛みが和らげようとする。触覚刺激(擦る)が痛覚情報を抑えている可能性に基づいて、MelzackとWallはゲートコ
ントロール仮説を提唱した 1。

Fig. 1. Gate control theory.

生理学（第一）講座

II. 目的本研究項目では、大脳皮質一次体性感覚野において痛覚がどのように処理されているのかを明らかにし、大脳皮質一次体性感覚野において痛覚と触覚の相互作用を用いた新たな痛覚制御を行うことを目指している。そのために、①痛覚の体部位マップの解明 ②痛覚と触覚の処理領域の相違点の明確化 ③光遺伝学を用いた経路選
択的賦活化による痛覚－触覚相互作用の検証 の 3 点を行っている。
III. 研究成果
本年度の具体的成果を以下に４つ挙げ，それぞれ概要を説明する．
A. 痛覚の体部位マップの解明
これまで我々は、マウス髭パッドの痛覚情報が S1 バレル野に隣接する dysgranualr 領域で処理されていることを見 出 し た が (Fig. 2 上 段 ) 、 他 の 体 部 位 に お い て もdysgranular 領域が関与しているのか不明であった。そこで本年度は痛覚刺激を後肢に与え、活性化される部位を免疫組織化学染色により可視化した。その結果、後肢のgranular 領域周囲の dysgranular 領域 4 層において活性化した細胞集団が観察された(Fig. 2 下段)。これは、痛覚の体部位マップが dysgranular 領域 4 層において表現されていることを示唆している 4。

これは、脊髄において、触覚と痛覚が相互に抑制的に作用し、触覚情報が痛覚情報の伝達をブロックするというもので、動物実験においてこの仮説をサポートする脊髄ネットワークが証明されつつある 2。
三叉神経痛・座骨神経痛や幻肢痛など、末梢神経が損傷された場合に、時として痛覚が過敏になる状態が誘発される。これらには大脳皮質での受容野改編などが関連3しているという報告があり 、脊髄レベルのみならずさらに高次中枢側の変化を考慮する必要がある。しかし、大脳皮質一次体性感覚野において痛覚情報がどのように処理されているのか良く分かっていない。我々のグルー
プでは、マウスの触覚と痛覚の視床－皮質経路に着目し、大脳皮質一次体性感覚野において痛覚情報がどのように表現されているのかを調べている。
Fig. 2. Somatotopic arrangement of nociception in S1 dysgranualar area.

B. 痛覚受容部位の電気生理学的同定
これまで c-Fos を用いた免疫組織化学染色、in vivo 内因性シグナルイメージングなどにより痛覚受容部位が S1
dysgranular 領域にあると同定してきた。本年度は電気生理学的な検証を行い、S1 granular 領域と dysgranular 領域の同時記録とペルチェ素子を用いた熱刺激、ピエゾ素子を用いた触刺激を組み合せ、熱刺激に応答する細胞（Fig.
3）が dysgranular 領域により多く存在することを確かめた。

たらされてはいない。これは、たとえ局所の障害であっても、その部位と回路を形成している部位に与える影響も考慮する必要があり、またシステムは起きた変化を補うような仕組み（ホメオスタティックな可塑性）を持っているため、それらを考慮したものである必要があるからである 5。しかし、そのような視点でなされた研究は不足していた。そこで我々は、大脳皮質運動野に光梗塞
法によって局所脳梗塞を作成し、感覚野において感覚情報処理がどのような影響を受けるのか検証した。その結果、運動野脳梗塞によって急性期（梗塞後 3 日目）には感覚刺激に対する活動性が上昇し、慢性期（梗塞後 14日目）には運動野と結合関係の強い 5 層を除いて活動性が元に戻ることを確認した。さらに、感覚野への入力を
current source density 解析法によって調べたところ、急性期には運動野からの feedback 投射を反映する成分が観察されなくなることのみならず、視床から大脳皮質の主な入力層が 4 層から 5 層にシフトすることが観察された 6。

Fig. 3. Noxious heat responsive neurons in S1 dysgranular area.

C. ガルバノを用いた光刺激システムの構築
痛覚の体部位マップが 大脳皮質一次体性感覚野の dysgranular 領域に表現されているのであれば、刺激部位に応じた痛覚受容の変化が観察されることが予測される。本年度は光遺伝学的を用いて、dysgranular 領域を刺激する際に、素早く刺激部位を変化させるためにガルバ
ノミラーによって光路を変化させるシステム(Fig. 4) の導入を進めた。制御プログラムも含めて来年度早期の完成を目指している。

Fig. 5. Focal infarction affects connected area in layer specific manner.

IV. おわりに以上、本年度は痛覚の体部位マップが S1 でどのように表現されているのかを形態学的手法、電気生理学的手法
を組み合せて明らかにし、また結合関係のある離れた脳領域が障害を受けた際、どのような影響を受けるのかを経時的に観察してきた。次年度はガルバノシステムを用いて、回路レベルで神経活動を制御し、大脳皮質レベルでの痛覚－触覚相互作用を検証して新たな痛覚制御法の開発に繋げたい。
REFERENCES
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Fig. 4. Galvo mirror controlled photoactivation system.
[5]

D. 脳梗塞が引き起こす感覚変容と層別回復過程の違い
大脳皮質を局所的に障害し痛覚受容の制御を試みることは従来からされてきたが、必ずしも期待通りの成果がも[6]

Melzack, R. & Wall, P. Pain Mechanisms: A New Theory. Science 150,
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Sun, S. et al. Leaky Gate Model: Intensity-Dependent Coding of Pain andItch in the Spinal Cord. Neuron 93, 840–853.e5 (2017).
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福井 敦, 尾崎 弘展, 植田 禎史, 宮田 麻理子. 運動野脳梗塞における感覚野の電気生理学的変化に関する研究, 計測自動制御学会 シ
ステム・情報部門 学術講演会 2017.

A03-6 研究項目の研究成果報告
肥後 範行
産業技術総合研究所人間情報研究部門

Abstract— We have investigated the mechanisms of functional
recovery using a macaque model of brain lesion. In the study
reported here, we investigated brain activity changes after
recovery from focal infarcts induced in the posterior limb ofinternal capsule. At first, we established an fNIRS monitoring
system to detect macaque cerebral motor activity during
voluntary movements without head fixation. Using the system, weinvestigated brain activity changes after motor recovery frombrain infarction. After recovery, increases in oxygenated Hb anddecrease in deoxygenated Hb at the ipsilesional ventral premotor
area contralateral to the hand used was more prominent thanthose before brain infarction. The causal role of the area in motor
recovery was confirmed by means of the inactivation experiment.
In additon, we developed and characterized a macaque model ofcentral post-stroke pain, which is thought to be induced bymaladaptive plasticity after brain damage. Further research will
uncover plastic changes which underlie functional recovery as
well as those which induce pathological outcomes such as pain.

I. はじめに脳損傷後の機能回復の背景には神経回路の可塑的変化による代償機能が関わっていると考えられるが、メカニズ
ムの理解は不十分である．私達は脳損傷後に行うリハビ
リテーション訓練（リハビリ訓練）が脳に与える影響を明らかにすることを目的として研究を行っている。これまでに、ヒトと脳や筋骨格構造が近いマカクサルサルを
モデル動物として、第一次運動野損傷後の回復過程を調べてきた。これまでの研究で、ヒトや一部のサルにしかできない、母指と人差し指の先端で把握する「精密把握」の回復が、損傷後のリハビリ訓練によって促進することを明らかにした[1]。さらにリハビリ訓練による回復の背景として、失われた領域の機能を代償する神経活動の変化があることを解明した[2]。第一次運動野損傷実験による成果を臨床応用に展開するために、より臨床に近い皮質下脳卒中を作成したサルを用いた研究が重要である。

III. 研究成果
本年度の具体的成果を以下に３つ挙げ，それぞれ概要を説明する．
A. マカクサル非拘束運動時脳活動計測 fNIRS システムの開発
核 磁 気 共 鳴 画 像 法 （ MRI ） 、 陽 電 子 放 出 断 層 撮 影（PET）、近赤外脳機能計測法（fNIRS）など、非侵襲的に脳活動を計測する技術が複数知られている。これらの手法の欠点の一つとして、正確に計測するためには頭部を固定化して不動化しなければならず、自然な動きを行っているときの脳活動計測が難しい点が挙げられる。
この欠点を解消し、頭部を固定しない随意運動下のサルの脳活動を計測するための fNIRS システムを連携研究者である山田亨（産業技術総合研究所）とともに構築した。
頭部の動きに伴うノイズを最小化するため、プローブの強固な頭部への固定を行うとともに、fNIRS 計測時の近赤外光の時間及び空間的伝播をシミュレーションによって求め、サルの脳活動を計測するために最適なプローブ
間隔を決定した(Fig. 1)。
本システムを用いて到達把握課題を行っているマカ
クサルの脳活動を計測した結果、使用した上肢と対側の第一次運動野の手領域において oxygenated hemoglobin(Hb) の上昇と deoxygenated Hb の低下がみられた。上肢拘束下で餌を食べさせた場合には両側第一次運動野の口領域に特異的な活動が見られた。本システムにおいて、随意運動下のマカクサルの脳活動を安定して計測できることが確認できた。

II. 目的本研究項目の目的は、マカクサルサルをモデル動物として、皮質下に脳卒中を受けた後の機能回復や病的変化の背景にある神経の機能及び構造変化を明らかにすることである。
Fig. 1. Simulation of light propagation in the macaque motor cortex

B. 内包梗塞後の把握機能回復に伴う脳活動変化
これまでに連携研究者である村田弓（産業技術総合研究所）と研究代表者が確立した動物モデル、すなわち脳卒
中の好発部位である内包後脚に局所的な脳梗塞を作成したマカクサルを使用し[3]、上肢運動の回復過程で生じる
脳活動の変化を調べた。第一次運動野の手領域からの下行路が通る内包後脚に血管収縮作用を持つ薬剤（Endothelin-1） を投与し、局所的な微小梗塞を作成した。梗塞作成直後は上肢運動に麻痺が生じるものの、上肢運動訓練を行うと梗塞約 1 ヶ月経過後に把握動作の回復が見られた。梗塞前と梗塞後の回復時における、到達把握課題を行っているマカクサルの脳活動を、上述した「マカクサル非拘束運動時脳活動計測 fNIRS システム」
によって計測した結果、回復時には使用した上肢と対側半球の運動前野腹側部の脳活動が上昇することが明らかになった(Fig. 2)。

血させた。その後の MRI による計測により、血腫や浮腫の体積は損傷後 3 日～1 週間後に増加し、2 週間後には減少することが明らかになった。機械的体性感覚刺激を上肢に与え、自由に逃避できる状況で逃避しはじめる
刺激の閾値を計測した結果、出血後 8 週以降では出血前と比べて、より弱い刺激で逃避し、脳損傷前は痛みを感じることがなかった軽い刺激に対しても痛みを感じていることが示された(Fig. 3)。同様に、脳損傷前は痛みを感じることがない程度の低い温度の刺激を上肢に与えた場
合の逃避行動が増強した。損傷が安定して数週間経過した後に、アロディニア様の症状が生じていると考えられる。これは、脳卒中患者の脳卒中後疼痛の病態と類似している。本モデル動物はヒトに近い脳を持つサルを用い、また実際に患者に近い病態が得られたため、脳卒中後疼
痛を引き起こすメカニズムの解明や、脳卒中後疼痛の治療の効果の評価に適したモデル動物と考えられる。

運動前野腹側部の脳活動と上肢運動の回復との因果関係を検証するために、回復時に GABA のアゴニストであるムシモールを運動前野腹側部に注入しこの領域の活動を一過性に抑制した。その結果、運動前野腹側部の抑制にともない巧緻動作の障害が再発したことから、この領域の活動が巧緻動作の回復に重要な役割を果たしていると考えられる。

Fig.3.

Weekly changes in the withdrawal response to mechanical stimulation.

IV. おわりに
今後、内包および視床脳卒中サルモデルに対して解剖学的手法や遺伝子発現の手法を適用することで、脳損傷後の機能回復や病的変化の背景にある神経の機能及び構造変化を分子、細胞レベルで明らかにしていきたい。
Fig. 2. Spatial mapping of activation before infarcts (left) and after motor
recovery from infarcts

C. 脳損傷後に生じる疼痛を再現するモデル動物の確立
脳卒中によって、視床の VPL 核に損傷を受けると、疼痛が生じることがあり、日常生活の動作やリハビリテー
ションが著しく阻害される。とくに軽い感覚刺激でも痛みを感じるアロディニアという症状がしばしばみられる。
疼痛は脳卒中の発症後、数週間から数か月経過後に出現するため、この間の脳の変化が痛みを生み出すと考えられてきたが詳細は不明である。ある疾病に対する治療技術の開発には、その症状を再現できるモデル動物の確立が不可欠であり、脳卒中後疼痛についても適切なモデル
動物が求められていた。本研究では MRI および電気生理学的手法により同定した VPL 核に血管壁を破壊する酵素である collagenase type IV を注入して局所的に脳出

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B 班：システム工学
太田 順
東京大学 人工物工学研究センターの線形和としてよく記述できることを見出した（A02-1と連携）．井澤は，ヒトの大脳皮質に表現される身体表
B 班システム工学班では，領域に関連して得られた脳現の座標系を，fMRI で計測した BOLD 信号の空間的パ
科学的知見（主に A 班研究者による）・リハビリテーシ
ターンに関する脳情報解析(SVM)を行うことで同定した
ョン臨床的知見（主に C 班研究者による）を統合し，感（A02-1 と連携）．近藤は，身体意識が運動想起型 BCI
覚－運動連関を実現する脳内身体表現の計算論的機能モのパフォーマンス向上に及ぼす影響を解析するとともに，デルの確立を目指している．研究項目 B01・B02 は，神上肢運動機能評価システムの開発（A02-1 と連携），お経生理学的実験データ，リハビリテーション中の臨床デ
よび C 班と連携し，没入型 VR とクラウドデータベース
ータに基づき、脳内身体表現の活動(fast dynamics)と変容を融合したモデルベーストリハビリテーションのための(slow dynamics)のダイナミクスを各々時定数の異なる力
プラットホーム構築を行った（C01-1 と連携）．
学系としてモデル化する（脳内身体表現モデル）．研究
B02 項目は，計画研究であり，運動制御からのアプロ
項目 B03 は公募班のための研究項目であり，新しい構成
ーチを指向している．研究代表者，研究分担者のメンバ論的手法を指向している．B 班の全体像，各項目の関係
ーは，太田 順（東大．研究代表者），青井 伸也（京を Fig.1 に示す．
大），千葉 龍介（旭川医大）である．この項目では，
ラットや人の実験に基づいた、筋シナジーベースの起立
II. B 班の研究内容
姿勢制御・歩行モデルの構築を行った。
B01 項目は，計画研究であり，身体認知からのアプロ
起立姿勢制御においては従来のフィードバック制御にーチを指向している．メンバー（研究代表者，研究分担
加え筋緊張制御が必要なことを詳細な筋骨格シミュレー者）は，淺間一（東大．研究代表者），近藤 敏之（東タを用いて明確化した。更に外乱に対し、筋緊張制御を農工大），田中 宏和（北陸先端大），矢野 史朗（東農加えることでヒトの実験結果に近似したシミュレーショ
工大），井澤 淳（筑波大）である．この研究項目では， ン結果を得た。また感覚統合とその変容をモデル化する
感覚統合や運動企図が身体意識を修飾するメカニズムのための実験を行い、視覚・前庭感覚・固有感覚に対する構成論的解明および身体意識（身体保持感、運動主体
外部からの操作を可能とし、その実験結果を得た。上記
感）の数理モデル化に取り組んでいる。また、それらをの姿勢制御モデルと実験結果から、複数感覚間のズレが定量化する生理的特徴量（マーカー）の同定・デコーデ
筋緊張を引き起こすことで身体の剛性を変容させ、動揺ィング技法の開発を進めている。さらに、運動制御モデを制御しているという仮説を得た。歩行モデルにおいてルの構築とそれに基づくモデルベーストリハビリテーシ
は、これまで提案してきた筋シナジーに基づく fast, slow
ョンの方法論について探究している。
dynamics モデルの妥当性、力学的役割を検証するために、
淺間は，身体意識のモデル化に向けて、ラバーハンド
ラットの後肢左右分離型トレッドミル歩行の計測と解析
実験などに見られる感覚統合や高次の認知過程が身体意を実施している。昨年度までに関節運動の計測より、運識に及ぼす影響を調査する心理実験を行い、モデル構造
動学的な対応を確認したが、更に筋電図の計測と解析をの推定（どのパラメータが関連するか）、定式化、実デ実施し、その対応を検証した。また、A02-2 項目との共ータとの関連付けを行った。矢野は，運動主体感・身体
同研究より、ニホンザルの四足歩行と二足歩行で計測し保持感の数理モデルについて統計的推論の問題の観点かた筋電図の筋シナジー解析を実施し、歩容に共通・特異ら定式化を行った．同モデルによれば，予測モデルの更な筋シナジー構造を明らかにし、下肢、上肢、体幹筋に新がベイズ推定に基づく場合，事前分布の分散が大きい
見られる協調的な制御戦略に関する新たな知見を得た。
ほど学習速度が速くなる．この仮説を運動主体感の計測
B03 項目は，公募研究である．ここでは，新しい構成実験である KEIO TASK や身体保持感の計測実験である論的手法による研究活動をしている．具体的内容は，
ラバーハンド錯覚を用いることで検証し，実証的な支持B03-1 筋シナジー構成（舩戸 徹郎(電通大)），B03-2 人を得た（A01-1，A03-4 と連携）．田中は，手首運動中
工拇指（長谷川 泰久(名大)），B03-3 人工筋・腱（細田のサル小脳神経活動を解析した．小脳の入力である苔状
耕(大阪大)），B03-4 把持制御（宮田 なつき(産総研)）
線維，小脳皮質の出力であるプルキンエ細胞，小脳の出である．
力である小脳核神経細胞の活動を調べ，神経活動が入力
I. B 班の目的

B03-1 項目（舩戸）は C02-1 項目，C03-1 項目と共同で，無痛無汗症患者の姿勢及び歩行の動作解析を行い，
筋シナジーの変容に関する新たな知見を得た．また，
B02 系を中心とした共同研究により，筋シナジーと脳梗
塞患者のリハビリ効果の関係に関する知見を明らかにした．
B03-2 項目（長谷川）は身体表現を持たない後耳外筋を用いてロボット拇指の操作を行い，振動刺激による深部感覚の代用がある場合と無い場合におけるロボット拇
指の作業パフォーマンスを比較し，パフォーマンスに差があることを確認した．
B03-3 項目（細田）は人間と相同な筋骨格構造を持つ
ヒューマノイドロボットについて，各筋の反射を実現するため，筋の状態を計測するセンサを改良した．また，身体像獲得のための前段階として，運動学・動力学を学習するための機械学習についての検討を行った．
B03-4 項目（宮田）は健常手の運動機能を母指の可動範囲の観点で疑似的に制約して変容させ，把持形態が健常時（制約前）と比べてどのように変化するかを調査した．テーピングによる静的な疑似制約方法を考案し，手の接触領域に着目して把持形態の変化を分析した．
III. B 班の活動開催した B 班会議，B 班関連アクティビティを以下に記す．
-会議名：計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SICE SSI 2017)
日程：2017 年 11 月 26 日
場所：静岡大学
内容：Special session，ポスター発表 13 件
- 会議名：B 班会議
日程：2017/12/4 午後
場所：愛知県
内容： 発表（矢野，藤木）-会 議 名 ： IEEE MHS 2017 (Micro-NanoMechatronics andHuman Science)
日程：2017 年 12 月 5 日
場所：名古屋大学野依記念学術交流館
内 容 ： OS 企 画 （ 口 頭 発 表 5 件 ， ポ ス タ ー 3 件 ） ，Keynote 講演（千葉）-会議名：計測自動制御学会自律分散システムシンポジ
ウム
日程：2018 年 1 月 28-29 日
場所：愛知県
内容：関連セッションにおける講演 6 件

IV. 今後の予定
2018 年度も引き続き B 班会議，B 班メンバーを中心とした学会活動を行う予定である．
B 班におけるモデル化研究の方向性として最終年度における成果のまとめ，という観点から slow dynamics 定式化と A 班，C 班の成果との統合を目指す．

外
界

身体
脳

身体意識
B02
運動
制御

感覚器
筋骨格
系

脳内身体表現

B03
構成論

Fig. 1 B 班の全体像

B01
身体
認知

B01-1 研究項目の研究成果報告淺間一

東京大学 大学院工学系研究科

Abstract—Body consciousness such as sense of agency andsense of ownership is generated in real time based on the body
representation in brain. This process can be called “fastdynamics.” On the other hand, the body representation iscreated, updated and transformed through perceptional andmotion experience, which can be called “slow dynamics.” In thisgroup, these dynamics on the process creating and updating body
representation in brain related to body consciousness areinvestigated and modelled mathematically.

I. はじめに
運動主体感や身体保持感などの身体意識は，脳内身体表現に基づき実時間で創出される(Fast dynamics)．一方，
脳内身体表現は知覚運動経験を通してゆっくりと生成・更新され，変容する(Slow dynamics)．研究項目 B01 では，
この身体意識に関する脳内身体表現の生成・更新のダイ
ナミクスのモデル化を行う．
II. 目的本研究項目の具体的な目的は，身体意識の創出と脳内身体表現の変容の数理モデル化，認知身体マッピング器モデルの検証，およびモデルベーストリハビリテーシ
ョンへの応用の検討である．図 1 に本研究における脳内
身体表現の生成プロセスの概念と研究分担を示す．

図１

身体意識に基づく脳内身体表現の生成プロセス
III. 研究成果

本年度の具体的成果の概要を以下に記す．
A. 身体意識の生起モデル(1) スローダイナミクス発動に影響する身体意識の理解研究代表者の淺間（東大）のグループは，運動主体感の生起が注意の配り方に与える影響を調べた．実験の結果，物体に対して運動主体感を感じた場合，その物体に多くの注意を払うことが分かった．さらに，ある物体に対してすでに運動主体感を感じた場合，その物体に対する制御を少しだけ失った場合，注意が強く寄せ付けられることが分かった[1]．運動主体感の変化は認知システ
ムの資源配分に主導的に影響することが明らかにされた．
運動主体感は知覚・意識生成のダイナミックスに特殊な位置を持ち，その生起と喪失が脳内で常に監視され，適応するための行為を調整することを示唆した．
また，運動主体感の低下は反応の遅れを引き起こすことから，ドライバーの運動主体感は重要であると考えられる．本研究では，運転支援下のドライバーの運動主体感について調査した結果，同じ運転支援下でも，運転経験によって運動主体感の感じ方が異なる可能性が示唆された．さらに，α帯脳波の計測実験により検証した結果，
運転支援下のドライバーの運動主体感とα帯脳波の関係
は，支援内容やドライバーの経験・性質などによって異なる可能性が示唆された[2]．
(2) 身体意識に基づく脳内身体表現変容のスローダイナ
ミクスモデル研究代表者の淺間（東大）のグループは，身体意識の生起に伴う脳内身体表現構造の変容に関し，解析を行った．人間の上肢に着目し，身体意識の知覚に関する複数の条件を設定し，視覚フィードバックに介入した被験者実験を実施した．変容前後の脳内身体表現を定量的に計測し，身体所有感，運動主体感を同時に感じる条件においてのみ上肢の脳内身体表現構造が変容することを明らかにした．また，人間は視覚や固有受容感覚などから得られるフィードバックを元に脳内身体表現を更新していくという前提の下，身体意識の知覚を表す変数を導入し，指の知覚位置に着目した脳内身体表現変容の数理的モデ
ル化を行った[3]．
(3) 身体意識発現の確率論的モデル
研究分担者の矢野（東京農工大）は，運動主体感・身体 保 持 感 の 数 理 モ デ ル 化 を 進 め ， こ れ ら の Fast
dynamics・Slow dynamics とは何かということと，そこから提案可能な基礎実験やリハビリテーション介入とは何かについて整理した[4]．提案した基礎実験について
は A01 今水グループ，前田グループ，B01 近藤グループと連携して検証し，リハビリテーション介入の可能性については A01 今水グループ，前田グループ，A03 松本グループらと連携して検証を進めた．運動主体感・身体保持感の数理モデルとしては，コンパレータモデルやBayesian Causal Inference モデルなどの先行研究の前提を整理することで，統計的推論の問題の観点から定式化を行った．その上で鏡像降下法とベイズ推定の関係に着目
し[5]，運動主体感・身体保持感・予測モデルの変化の時定数つまり Fast dynamics・Slow dynamics がどのようなパラメータで決まるかを明らかにした．
提案モデルによれば，予測モデルの更新がベイズ推定に基づいている場合，事前分布の分散が大きいほど学習速度が大きくなる．この仮説を主体感の計測実験である
KEIO TASK や所有感の計測実験であるラバーバンド錯覚を用いることで検証し，実証的な支持を得た．
B. 身体運動の脳内表現モデル
身体意識の理解には身体運動が脳内でどのように表現されているかの理解が不可欠である[6]．研究分担者の田中（北陸先端大）は順モデルの入出力表現解明に向けて，A02 筧グループと共同で，手首運動中のサル小脳神
経活動を解析した [7, 8]．小脳の入力である苔状線維，
小脳皮質の出力であるプルキンエ細胞，小脳の出力である小脳核神経細胞の活動を調べ，神経活動が入力の線形和としてよく記述できることを見出した．また，時刻 t
における小脳核神経細胞の活動が，時刻 t+t1 の苔状線維活動を予測できることを示した．これは，小脳の出力が未来の小脳入力を予測できることであり，小脳内部モデ
ル仮説の神経的証拠と考えられる．本研究の内容をまとめ，投稿準備中である．
加えて，非侵襲高密度脳波計測と新規信号解析法を用いてヒト脳内の身体運動表現と身体意識を調べた[7, 8]．
信号解析法では高密度脳波計測から繰り返して生じる成分を抽出する信号解析法を開発した．従来手法を拡張して，施行毎の反応潜時を最適化して，外部刺激に同期していない成分を抽出する方法である．ミスマッチ陰性電位のデータに適用し，従来手法に比べて再現性の高い成分を抽出できることを示した．また，被験者群での再現性を最大にする拡張も行い，定常状態視覚誘発電位のデータに適用した．本研究の内容は投稿中である．
C. 身体運動の記憶モデル
研究分担者の井澤（筑波大）は，ヒトの大脳皮質に表現される身体表現の座標系を，fMRI で計測した BOLD
信号の空間的パターンに関する脳情報解析(SVM)を行う
ことで同定した．そして，PPC，MPd，S1，M1 の各領野が異なる座標系を用いて手首運動中の運動司令を表現していることが明らかにした．本研究は，A 班の筧グループとの共同研究の成果である[9]．
D. モデルベーストリハビリテーション
研究分担者の近藤（東京農工大）らのグループは，身体保持感ならびに運動主体感を定量化する脳内身体表現
マーカー（特に脳波特徴量）の探索と，それらが運動学習に及ぼす影響のモデル化を目指している．本年度は，(1) 運動目的の付与が運動想起型 BCI のパフォーマンス
向上に及ぼす影響の解析[10]，(2) 深度画像センサを用いた上肢運動機能評価システムの開発[11]，および(3) 没入型 VR による仮想肢制御システムの開発と幻肢痛患者への適用[12]，に取り組んだ．
(1) では，運動想起の際，運動の対象となる目標物（例えばボールを蹴る動作ではサッカーボール）を陽に意識させることが，そうでない場合と比べて，脳波 BCIの特徴量である事象関連脱同期（ERD）を有意に高める
ことを明らかにした．また(2) では，A02-2 の筧らと共同して深度画像センサを用いた簡易な運動機能評価システムを開発し，10 代から 80 代の健常者 80 名および小脳疾患，ジストニア，パーキンソン病の患者に適用したその 結 果 ， SARA (Scale for the Assessment and Rating of
Ataxia)と等価な運動失調評価ができる可能性を示した．
(3) では，没入型 VR による一人称視点の仮想肢制御シ
ステムを開発して上肢切断者に適用し，仮想肢と幻肢（脳内身体表現）のずれを許容する程度が上肢の姿勢（肘関節角度）に依存することを明らかにした．
IV. おわりに
本年度も，昨年度に引き続き，身体意識に基づく脳内
身体表現の生成プロセス（Slow Dynamics）のモデル化とそれに基づくリハビリテーションについて研究を実施した．次年度以降も，さらに A 班や C 班と連携し，生理学的モデルの検証と，モデルベーストリハビリの有効性の検証を行う．
REFERENCES
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B02-1 研究項目の研究成果報告太田 順
東京大学 人工物工学研究センター

Abstract— To elucidate mechanisms of the body representation in brain for adaptive motor control, we aim to construct fastand slow dynamics models by focusing on muscle synergy. We
assume that the alteration of muscle synergy structure reflects
the alteration of the body representation in brain, and we clarify
the contribution of the body representation in brain throughmodeling the fast and slow dynamics of synergy structure. In thisyear, we proposed fast dynamics model for the postural control
and verified it in experiments with alterations of multisensory
inputs and musculoskeletal simulations. In addition, we focusedon split-belt treadmill walking of rats to investigate fast and slow
dynamics in locomotion and measured EMG data from rats
walking on a split-belt treadmill by their hindlimbs to verify our
proposed fast and slow dynamics models in locomotion.

する。更に、これを表示するシステムと筋シナジー
制御器の状態を予測するシミュレータの構築を行う。
III. 研究成果
A. 姿勢制御における fast, alow dynamics モデルの構築
研究代表者と研究分担者の千葉（旭川医科大学）らのグループでは、A02-2 研究項目の高草木（旭川医科大学）らと協働で、ヒトの立位姿勢における脳内身体表現を用いた制御メカニズムの解明を目指し、姿勢制御の
fast dynamics と slow dynamics のモデル化を行っている。

本年度は、ヒトの姿勢制御における fast dynamics を解明するため、複数の感覚入力の同時変容に対する姿勢のI. はじめに
変容のモデル化を目指した。まず、姿勢の変容をもたらす感覚入力の変容を観察するため、健常者による被験者
運動生成には、脳内身体表現が重要な役割を果たして実験を行った。具体的には、視覚・前庭感覚・固有感覚
おり（fast dynamics）、脳の可塑性により脳内身体表現への入力を、それぞれ閉眼・直流前庭刺激・前脛骨筋腱は長期的に変容する（slow dynamics）ことで、適応機能への振動刺激により変容させ、圧力中心(Center of Presを生み出している。また、冗長多自由度の筋骨格系から
sure : CoP)および筋電図(EMG)の変化を、立位姿勢維持
なる生物の運動では、筋活動はタスクに応じた少数の典実験により観察した [1]。その結果、それぞれの感覚変型的な時空間パターンの組み合わせで表現できることが容に対し生理学的に妥当な姿勢の変容が観察された。こ知られている。この構造は筋シナジーと呼ばれ、生物のの時、閉眼により CoP の動揺が増大した。これは閉眼時冗長性解決の戦略としてその存在が広く示唆されている。 に各感覚が reweighting されて統合されていることを示唆
本研究項目では、適応的な運動生成における脳内身体し ている 。ま た、直 流前 庭刺激 およ び振動 刺激 で は表現の機能解明のために、筋シナジーに着目して、脳内reweighting が起こらないが、筋緊張は増大する傾向が筋
身体表現変容モデルの構築を目指す。具体的には、「運電図の測定により明らかとなった。これにより、感覚入動における脳内身体表現の変容は筋シナジー制御器の変力条件と reweighting・筋緊張の入出力関係が観察された。
容として表出する」と考え、その slow dynamics と fast
以上から、姿勢制御と感覚統合の fast dynamics の観察・計測に一定の成果が見られたと考えられる。
dynamics の数理モデルを構築することで、適応的運動機
能に寄与する脳内身体表現の役割を明らかにする。
この姿勢制御および感覚統合の計測結果から得られたモデルの妥当性を詳細に調査するためにシミュレーショ
II. 目的ンを行った。前年度に構築した Feedback と Feedforward
本研究項目では次の 3 つの研究目標を設定している。 を組み合わせた姿勢制御器に対し、筋骨格系シミュレー
1．筋シナジー生成器と筋シナジー制御器による筋活動
タ上で立位姿勢維持を行った。この筋骨格シミュレータの生成（fast dynamics）のモデル化：適応的運動におには 7 関節 15 自由度で 70 個の筋が存在し、制御器はこける筋活動の即時的な生成メカニズムを筋シナジーの 70 個の筋の活動を制御して立位を維持する。外乱との観点からモデル化する。
して床面を 30 deg 毎、計 12 方向にスライドさせ、構築
2．筋シナジー制御器の変容（slow dynamics）のモデル
した制御器により筋緊張を適切に与えることで立位が維化：筋シナジー制御の変容を脳内身体表現の現れと持可能であることを示した [2]。更に、この姿勢制御時
して捉え、その長期的な変容をモデル化する。
における筋活動がヒトの実験とほぼ一致するものとなり、
3．筋シナジー制御器の状態の推定とその応用：fast dy姿勢制御における fast dynamics を再現可能な制御モデル
namics, slow dynamics により、生理学的データから現ならびに筋骨格モデルを獲得したと言える [3]。これに在の筋シナジー制御器の状態を推定する技術を確立

より、ヒトの立位維持において筋緊張制御が有効である
ことが示唆された。

その結果、個体や歩容に関わらず 4 つの時空間パターンの組合せで筋電図のほとんどが説明されること、そのうちの 3 つは下肢が大きく寄与し、歩容に共通・特有な構また、姿勢制御における長期的変容(slow dynamics)を造が見られたこと、また歩容に依存して、体幹と下肢、モデル化するために、C03-1 研究項目および C03-4 研究
もしくは、上肢と下肢が協調していることなどが明らか
項目と共同で、神経系疾患における姿勢の変容を計測し、となった [6]。
モデル化する研究を開始した。ここでは、被験者の CoPの変容を計測し、筋力や感覚ノイズなどのパラメータを変化させたシミュレーションの結果と比較することによ
本研究項目の研究成果は、The 8th International Sympoり、制御器における slow dynamics モデルの構築を行う
sium on Adaptive Motion of Animals and Machines（2017 年予定である。
6 月 27～30 日, 北海道大学クラーク会館）における特別
B. 歩行における fast, slow dynamics のモデル化
研究分担者の青井（京都大学）らのグループでは、
B03-1 研究項目の舩戸（電気通信大学）らと協働で、ヒトやラットなどの歩行を対象に、運動制御に見られる
fast, slow dynamics による適応メカニズムの解明を目指して、計測に基づくデータ解析、ならびに神経筋骨格系の数理モデルの構築と動力学シミュレーション研究を行っている。昨年度までに、感覚情報に基づいた筋シナジーの生成タイミングの反射的・学習的な制御を運動制御における fast、slow dynamics としてモデル化し、ラット後肢の筋骨格モデルと統合した神経筋骨格モデルを用いて、左右分離型トレッドミル歩行の動力学シミュレーションを実施していた。シミュレーションの結果、環境変化に依存した即時的な運動の変化やゆっくりとした変化が見られていた。更に、ラット後肢の左右分離型トレッドミ
ル歩行における関節運動を計測し、それぞれの脚の運動
学シナジーを解析した結果、動力学シミュレーションの結果と同様、環境変化後に左右の速度差に応じた即時的な位相のシフトが見られ、時間経過に応じてゆっくりと元に戻る様子も確認でき、運動学レベルでの数理モデルの妥当性を確認していた [5]。そこで本年度は、計測データに基づく運動制御レベルでの数理モデルの妥当性の確認を目的として、ラット後肢の左右分離型トレッドミ
ル歩行における筋電図の計測と解析を行った。その結果、筋活動のレベルにおいても、環境変化に依存して即時的な変化が見られ、運動制御の fast dynamics レベルでの数理モデルの妥当性が示唆された。
更に本年度は、A02-2 研究項目の中陦（岩手医科大学）らのグループと協働で、二足歩行の訓練を受けた二頭のニホンザルを対象に、四足歩行、二足歩行時に計測した下肢、上肢、体幹筋を含む片側 9 筋の筋電図に対して、非負値行列因子分解を用いて筋シナジー解析を行い、歩容間で共通・特異な筋シナジーの時空間構造を調べた。

セッション「Embodied-Brain Systems」での口頭発表 [4,5]などで発表している。
IV. おわりに
本年度は、前年度に引き続いて、姿勢制御と歩行制御に関する fast, slow dynamics の理解のために、実験結果に基づく解析、並びにモデル化を行った。次年度以降では、より詳細な fast, slow dynamics モデルを構築し、そのモデルの妥当性の検証を行う。また、他研究項目と連携し、生理学的裏付けとリハビリテーションへの応用可能性を調べていく。
REFERENCES
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alterations in visual, vestibular and proprioceptive cues for modeling of
postural control , Proceedings of. IEEE Int. Symp. Micromechatronics
and Human Science (MHS2017), pp. 192-194, 2017.
K. Kaminishi, P. Jiang, R. Chiba, K. Takakusaki, and J. Ota:
Proprioceptive postural control of a musculoskeletal model against
horizontal disturbances, Proceedings of the 2017 IEEE International
Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2017), pp.1270-1275,
2017.
上西, 姜, 千葉, 高草木, 太田：多方向への床面水平移動に対する姿
勢制御のための筋骨格シミュレーション, 第 30 回自律分散システ
ム・シンポジウム資料, pp.28-29, 2018.
R. Chiba, K. Kaminishi, P. Jiang, K. Takakusaki and J. Ota: Modeling of
postural control in human with multisensory alteration by experiments
and simulations. Prep. 8th International Symposium on Adaptive Motionof Animals and Machines (AMAM2017), SA3, 2017.
S. Aoi, S. Fujiki, D. Yanagihara, T. Funato, and K. Tsuchiya: Adaptive
split-belt treadmill walking of musculoskeletal models and legged robots
by reflex and learning, 8th International Symposium on Adaptive
Motion of Animals and Machines (AMAM2017), 2017.
大島, 青井, 中陦, 日暮, 舩戸, 辻内, 伊藤, 土屋：ニホンザルの二足・四足歩行時の筋活動に見られる上肢・体幹・下肢の協調, 第30 回自律分散システム・シンポジウム予稿集, pp. 153-157, 2018.

 研究項目の研究成果報告
舩戸 徹郎
電気通信大学大学院 情報理工学研究科 機械知能システム学専攻

Subject 2
20

10

10

0

0

-10

-10

-20

-20
-20

-10

0
10
Lateral

-20

20

0.4

104

はじめに

ヒトや動物が歩行や直立などの全身運動を行うとき、複数の関節や筋を協調して動かす協調関係 シナジー が見られる。このような運動中に観察される運動要素の協調関係
は、動作生成において冗長な身体を動かすための低次元表
現となっており、脳内身体表現を反映していると考えられる。シナジーは脳卒中及び小脳疾患によってそれぞれ特徴的に変化すると知られており 、シナジーを指標とすることで効果的なリハビリテーションの構築が期待できる。本
研究項目では  神経障害に伴う シナジーなどの 運動機
能と制御機能の低下の関係 メカニズム を解明し、 神経疾患患者の筋シナジーの評価による効果的なリハビリテー
ション手法を構築することを目指して研究を行っている。

Subject 1

20

B
Power



A

Sagittal                                                                !"     #  !     !              $  #    %         &     %      '    #      # 

102

100

100
0

FFT

MEM

-1

0

    

     
周波数ピーク 
周波数ピーク 

20

10
10
Frequency (Hz)10
10Frequency (Hz)  

0
10
Lateral

104

102

-1

-10

全条件

 
 


開眼 
  

閉眼 
 !   目的
本年度は   直立動作の解析による無痛無汗症患者の姿 変曲点  階微分が  の点 として計算したところ、表 に示
勢制御系の解明、  脳卒中患者の筋シナジー解析によるシ すように、±   、±   にピークが見
ナジー解析のリハビリへの応用、を目指して研究を行った。 つかった。また、閉眼と開眼では低周波数のピークは変わらず、高周波のピークは閉眼の方が高かった。健常者にお 研究成果ける重心運動は   付近と  付近にピークがあると
 無痛無汗症患者の姿勢制御系の解析報告されており  、無痛無汗症患者では   付近の無痛無汗症患者は先天的に痛覚を持たないことで、接地 ピーク周波数が異なる。このことに注意して   の 
時に高い衝撃を受ける危険な歩行をしてしまう。 班と共 の結果を見てみると、   付近にも周波数の特徴がみら同で、危険な歩行を生じる原因の解明とその修正を目指し れるが、この変化はなだらかであり、ピークとして検知さた研究を行っており、無痛無汗症患者の歩行では、筋シナ れなかったと考えられる。ここで、健常者における  
ジーの活動時間の延長とピークタイミングの変化という、小 付近の周波数は、直立時の無制御状態またはフィードフォ
脳疾患患者で報告されている症状と同様の変化が見られた。 ワード的な制御によって生じると考えられている 。すな
本年度は、歩行のシナジー解析を引き続いて行うと共に、無 わち、無痛無汗症患者では、フィードフォワード的な制御
痛無汗症患者の制御系の変化を詳しく調べるため、直立時 が低下し、フィードバック制御が相対的に強く働いているの姿勢制御動作の解析を行った。計測した被験者は 名で、 可能性が考えられる。
 秒の計測を計  試行、 名の被験者で試行を行った。また、計測条件として、開眼と閉眼を交互に行った。
  は  名の患者の直立時の重心動揺である。患者の重心動揺は前後左右共に約   の範囲を動いており、重心動揺の大きさは健常者と同程度であった。  は 及び  によって求めたパワースペクトルを表す。装具を着けていた１名を除く  名の周波数のピークを  の３名の被験者で 秒の直立を 脳卒中患者の筋シナジー解析と回復指標としての応用
脳卒中に伴う運動機能の低下と回復に伴う運動機能回復を筋シナジーによって定量評価し、リハビリテーションにおける回復の指標として応用することを目指した研究を
班 班 班の班間連携研究として行った。実験には、脳卒中患者  名 各  試行で計  試行 と、年齢をあわせた健常高齢者７名（ 名が 試行、他 名が  試行で計  試行）

 脳卒中による筋シナジーの変化と回復度合いの関係
健常者における（共通する）筋シナジーが脳卒中によってどのように変化するのかを調べるため、脳卒中患者の筋シナジーと健常者の共通シナジーとの関係を調べた。脳卒中患者の各試行の筋シナジーと健常者のシナジーとの相関を計算したところ、脳卒中患者のシナジーには   のように、健常者のシナジーと一対一対応があるもの、１つのシナジーが複数のシナジーと対応するもの 一対多関係、健常者のシナジーと対応関係がないものの３種類があった。さらに、一対多関係では、  のように健常者の複数のシナ
ジーが融合して１つの脳卒中患者のシナジーを構成しているように変化していた。このような脳卒中に伴うシナジーの融合は、脳卒中患者の健常肢と疾患肢を比べた従来研究でも指摘されており 、シナジーの融合が健常者と脳卒中患者の間に生じることが示された。
被験者間でシナジーの融合がどの程度生じているかを調べたところ、シナジーの融合は重度の脳卒中患者で多くみられ、軽度の患者ではあまり多く見られなかった。このこと
から、シナジーの融合度合いが脳卒中の重症度、または回復度合いを反映している可能性が考えられ、リハビリテー
ションの指標に用いられる可能性がある。一方で、現在のところ、比較的重度の脳卒中患者でも、融合があまり多くな
いと判定される患者がいた。今後、その原因の解明とシナ
ジー評価手法の確立を目指して引き続き解析を行っていく。
'

おわりに

本年度の研究から 以下の成果が得られた
無痛無汗症患者の直立動作を計測し、フィードフォワー
ド制御による動作成分の低下が見られることを明らかにした。
• 脳卒中患者の  タスク中の筋シナジーを解析し、健常者のシナジーと比較することで、脳卒中に伴う筋シナジーの融合的変化を評価できるようになった。
•

 " #$%  &' ($ $$ )**
1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
0

1
1

1
2

1
3

1
4

1
5

1

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6

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1
0

1
1

1
2

1
3

1
4

1
5

1
6

1
7

$$

 +  ,> 10 trials

Task
1
8

1
9

2
0

2
1

1
8

1
9

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0

2
1

2
2

2
3

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5

> 2 trials> 5 trials

2
6

2
7

2
6

2
7

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8

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9

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0

3
1

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3
3

3
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3
3

3
4

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3
7

1
2

Common Synergies

3
4
5
6
7
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11
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13
14
15

> 10 trials

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7

16

Common Synergiesに参加してもらい、脳卒中の回復度合いの指標として使われている  !!!!"#  の上肢のタスク（腕の屈曲や回旋など $ 種類のタスク）の動作中の筋活動を計測した。計測は上肢と体幹を含む  箇所に貼り付けた筋電センサを用いて計測し、計測した筋活動から % を用いて筋シナジーを抽出した。その結果、健常者では 〜 個の筋シナジー、脳卒中患者では 〜$ 個の筋シナジーが抽出できた。得られた筋シナジーが、脳卒中に伴う変化をどのように反映しているか、そして回復の指標になり得るかを明らかにするために、 健常者の筋シナジーの導出、 脳卒中に伴う筋シナジーの変化の  点の解析を行った。
 健常者で共通する筋シナジー 筋シナジーの回復の指標となる健常な筋シナジーを規定するために、健常被験者に共通する筋シナジーを探索した。半数以上の被験者に共通して存在するシナジーを健常者に共通する筋シナジーとして探索したところ、& 個の筋シナジーが得られた。
さらに、これらのシナジーがそれぞれどのような動作を作り出すのかを調べるために、各シナジーが  の $ 個のどのタスクでよく使われているかを調べたところ   のようになった。  は縦軸が & 個のそれぞれのシナジー、
横軸が $ 個のタスクであり、健常被験者の  試行のうちシナジーとタスクの間に関係があるものを色で表している。

17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

  - $$  ,$ ' $  + -)$. /
A
One to One Correlation

One to Multiple Correlation

No Correlation

B
Synergy 4

Synergy 7

Synergy 9

Healthy
Synergy 16

Synergy 27

Synergy 28

Synergy 29

Healthy
Synergy 6
Synergy 5

0.43

0.38

0.41

0.44

0.46

0.45

0.49

0.54

0.41

StrokeStroke(#0-12 3  4 &$5 $ %5 6+ )%$ $ ' $'& %) % * ,$
 * )) %  * $75 0-58% /5 '' 9 ":9  5 ""
1"2  + $  # ; $$, 5 6 $ $'$   ' $*$ $ ( $ *'%$ *$%  &*  '  % )%75; 0$'& %5 8% /5 '' </:"5 "
12  =  *5  0 +    5 +  ,$5 6*  '  %$ %
* $>$5 ( %% ) ( *'% $ ( %$   )$* 75 ;& %5 8%  95 '' "/:5 "B03-2 研究項目の研究成果報告
長谷川 泰久名古屋大学 大学院工学研究科

I. はじめに身体機能を拡張し，使用者の作業を支援する目的で身体拡張義肢が開発され注目を集めている [1]．拡張義肢の操作性向上には，ロボットの身体化が有効な解決手法の１つである．ロボットの身体化とは，ロボットを自分の身体のように巧みに操作できるように，身体の動作計画に用いる身体表現と同様にロボットのダイナミクスを運動計画に使用できる形で習得することと，本研究では定義する．ラバーハ
ンド錯覚や道具身体化に関する報告から，一時的な身体表
現は転移または拡張可能であることが示唆され [2] [3]，本研究では，駆動関節を有する装着型ロボットに対して，ロボット身体化を促進するシステム構成やその応用について
取り組む．

45
40
35

Reaching Counts

Abstract—本研究は，ロボットの身体化において重要となる身体表現変容要因について，実際のロボット操作実験を通じて検討し，より良いロボット操作インタフェースについて研究を行っている．今年度は，拡張ロボット指の操作習熟過程から新規身体表
現の獲得に取り組み，指先からの体性感覚フィードバックが有意に身体表現の更新を促進することを確認した．

30
25
20
15
10
5

䠖Fingers

䠖Face parts

䠖AFD

41

51

66

0
1

6

11

16

21

26

31

36

46

56

61

71

76

Number of Sets
Fig. 1. Reaching counts of the target positions. Green line shows reaching
counts of three fingertips indicated. Red line shows reaching counts of threepositions on subject’s face. Blue line shows reaching counts of three switcheson the auditory feedback device.

45:p= 0.39*:p= 0.028***:p= 0.0009

Finger"psFace parts

Auditory Feedback
DeviceII. 目的40

35

Mean of Reaching Counts(last three sets)

我々がこれまで行ってきた「右手拇指を用いた拡張ロボッ
ト指の操作性向上」[4] の研究を，今年度は更に深化させ、その操作性の向上過程における
1) ロボット指の自己位置感覚を向上させる感覚フィード
バックの比較検証，2) ロボット指の位置情報を呈示する振動刺激装置の開発，
3) 後耳介筋によるロボット指操作インタフェースの開発に取り組み，身体表現の変容およびロボット身体化を促進するロボット操作インタフェースを目指す．

30

25

20

15

10

5

0

III. 研究成果
A. 手指からの体性感覚フィードバックに基づいた身体表現
更新によるロボット肢の操作性向上
ロボット肢の操作性向上を目的として，身体化における重要な要素の一つである自己位置感覚について，人は幼児期に手指からの体性感覚フィードバックによって自己位置
感覚を向上させていく [5] という事実より，「手指からの体性感覚フィードバックが自己位置感覚の向上を促進させる
重要な要因である」という仮説を立てた．この仮説を検証するため，利用できる感覚フィードバックとして，1) 指先からの体性感覚フィードバック，2) 顔からの体性感覚フィー
ドバック，3) 音の高低差による聴覚フィードバックを用意し，被験者の右手親指によりロボット肢を操作して目標部
位を触るリーチングタスクを行い，時間当たりのリーチン
グ回数を計測した．健康な 20〜30 代男性 5 名の 3 種の感覚
フィードバックを条件におけるリーチング回数の習熟変化
を調べ，Fig.1 にその 1 名の学習曲線を表示している．リー***: p < 0.001**: p < 0.01*: p < 0.05

: ERT
: Le! thumbFig. 2. Comparison of reaching counts between ERT and left thumb. Bluebar is mean of reaching counts of ERT controlled by right hand thumb in
final three sets. Red bar is mean of reaching counts of his left thumb.

チング対象が指先である場合に最もリーチング回数が多い
ことが全ての被験者に対して確認された．また，Fig.2 は最終 3 セットにおけるリーチング回数の平均値であり，リーチング対象が指先の場合，ロボット肢によるリーチング回数の平均と被験者の左親指自身を用いたリーチング回数の平均が同等になっている．この結果から，指先からの感覚
フィードバックが位置感覚の向上に重要な要因となっていることが有意に示され，指先からの感覚フィードバックにより，ロボット指の操作に関する身体表現が実用レベルまで更新されたことを確認した．

B. ロボット指の位置情報呈示装置の開発

Average successful/unsccessful reaching counts

Correct answer rate [%]100
ロボット指を操作する際，視覚情報に加え、対向する左手指からの体性感覚情報に基づいて操作者はロボット指の80
位置を知覚することが可能である. しかし，視覚情報に頼ったロボット指の操作では，身体動作のような素早い動作を60行うことが困難であると考える．また，左手指がロボット
指に触れることでロボット指の位置を知覚するには、ロボッ
40
ト指に常に触れる必要があるため実用ではない. そこで，ロ
ボット指の指先位置を呈示する手法として，振動刺激のファ
20
ントムセンセーションと呼ばれる錯覚現象を利用する．この現象は，振動刺激を２箇所で呈示した場合，2 つの振動
0
刺激の強度比に応じた位置に振動刺激を知覚するという現
3 points
4 points
5 points
象である．そこで振動モータを，左手の甲の人指し指と小指の中手骨の中間地点にそれぞれ 1 つずつ取り付ける．ロ Fig. 3. Correct answer rates of stimulus patterns. Subjects can distinguish
ボット指の CM 関節角度に応じて振動刺激の強度を調節す three or four stimulus patterns with high accuracy. The correct answer rate
declined for five patterns.
ることで，その先端位置の呈示が可能になると考えられる．
ファントムセンセーションの弁別精度を計測するために，
N. S.
15
20 代の健常男性 5 名に対して実験を行った．被験者は左手
Successful reaching
Unsuccessful reachingの甲に 2 つ振動モータを取り付け，振動の強度調節の段階∗
を 3/4/5 段階の 3 種類を用意し，各種類 30 回ずつ刺激を呈示した．呈示された刺激を手の甲のどの部分で感じたか，ア10
ルファベットで回答してもらった．例えば，刺激強度の段
階が 4 段階の場合は A から D のいずれかを回答してもらった．その結果，Fig.3 に示すように，4 段階以下の刺激の場
5
合 70%以上の正答率を得た．よって，振動刺激によって人指し指から小指までの 4 本の指の位置情報を提示するのに十分な位置精度が得られると考えられる．

C. 後耳介筋によるロボット指の操作 [6]0With VS

Without VS∗ ∶ 𝑝 < 0.1

4. The number of successful/unsuccessful reaching counts. Vibration
日常ではほぼ使用しない後耳介筋を用いてロボット指を Fig.
stimulation (VS) helps the subject controlling the robotic finger more pre操作し、振動刺激による位置情報の呈示が操作性に与える cisely, because the number of unsuccessful reaching counts is decreased by
影響を調べた．モニタにランダムに表示される到達目標と VS.
なる左手指へ，ロボット指の CM 関節を後耳介筋の筋電にで操作して到達させるタスクを被験者に与えた．被検者はら、手指からの体性感覚フィードバックが最も重要である
後耳介筋を十分に動かすことが可能な健常男性 1 名とした．
ことを確認した．次に，ロボット指の位置情報を振動刺激
1 トライアルを 20 秒間とし，10 トライアルを 1 セットとによって呈示することで，操作精度が向上することを確認
し，計 2 セット実施した．各セットの前半 5 トライアルは振した．今後は身体部位と機構の異なるロボット肢の身体化
動刺激ありとし，後半 5 トライアルは振動刺激なしで到達や，日常的に使用しない身体部位の身体表現とロボット肢
目標へのロボット指の操作を行った．その結果，振動刺激の内部モデルの関連付けの検証を行う予定である．
を呈示した場合において，より少ない到達作業失敗回数とR EFERENCES
なった．また実験終了後に被検者から，振動刺激によってロボット指の位置が分かったとの報告を得ることができた． [1] F. Wu and H. Asada, “Bio-artificial synergies for grasp posture controlof supernumerary robotic fingers,” in Proc.Robotics: Science and Systems
リーチングの失敗回数の減少より，振動刺激によるロボッ
Jul. 2014.
ト指の位置情報呈示が，後耳介筋によってロボット指を操[2] M. Botvinick and J. Cohen, “Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see,”
作した場合に操作精度を向上させることが分かった．リー
in Nature, 391, pp756, 1998.
チング成功回数に有意な差が見られなかったのは，左手指 [3] A. Iriki, M. Tanaka and Y. Iwamura, “Coding of modified body schema
during tool use by macaque postcentral neurones,” NeuroReport, vol.7,のリーチング動作によってロボット指の現在の位置を確認
pp. 2325-2330, 1996.
することができたためと考えられる．今後は，製作した位 [4] N. S. Meraz, M. Sobajima, T. Aoyama and Y. Hasegawa, “Modificationof body schema by use of extra robotic thumb,” ROBOMECH Journal,
置情報呈示装置を用いてロボット指の操作に必要な身体表
5:3, 2018.
現を獲得し、フィードフォワード的な運動指令による操作[5] Rochat Philippe, and Tricia Striano. ”Perceived self in infancy.” Infant
精度の向上を確認する予定である．
behavior and development 23.3-4 (2000): 513-530.

IV. おわりに本年度は，指先リーチング実験にて新規身体表現獲得に寄与する感覚フィードバックについて２つの観点から検討を行った．まず，異なる３つの感覚フィードバック条件か[6] H. Shikida, N. S. Meraz, and Y. Hasegawa, “Acquisition of New Body
Representation about Extra Robotic Thumb by Use of Vestigial Muscles,”Proc. of International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS),
pp.211–214, 2017.

B03-3 研究項目の研究成果報告
細田耕，池本周平
大阪大学 大学院基礎工学研究科
Abstract— this research proposal studies on the body image ofa human, which can be obtained through the relation between
image of the body in the vision and output from proprioceptive
receptors of the muscles. We use a muscular-skeletal humanoid
robot and brain-like neuron model to construct the system.

I. はじめに身体イメージを獲得する方法は，システム論的に見て，主に二つ存在する．一つは，身体の恒常性を利用する方法，そしてもう一つは，身体の操作性から導く方法である．身体の操作性から導く方法は，複数の作業を遂行している間に，操作の不変項として身体を見つけ出す方法
で，これまで工学的には詳しく調べられていない．操作の不変項として身体イメージを表現する方法は，身体イメージが認知機構内でどのように表現されているかを知るために重要であり，研究する必要がある．
II. 目的本研究項目では，人間と相同な筋骨格構造を持つヒューマノイドロボットを用い，操作性から身体イメージを導く方法について構成論的に研究する．
III. 研究成果
本年度の具体的成果を以下に２つ挙げ，それぞれ概要を説明する．

Fig. 1.
Muscular-skeletal humanoid upper-body. (The robot isequipped with 28 artificial pneumatic muscles and 1 spring. It has
shoulder, elbow, an wrist joints, and a 1 DOF hand. The muscular
structure is similar to that of a human.)が必要である．本年度は，圧力センサに加えて，張力センサと，筋の膨張を計測し，疑似的に長さを測るセンサを試作し，評価を行った．

A. 人間に相似な筋骨格系を持つヒューマノイドロボッ

ト実験プラットフォームの開発と改良
身体イメージの獲得において，筋骨格構造がどのような役割を果たすかを構成論的に示すための，人間に相似な筋骨格系を持つヒューマノイドロボットを開発した．
開発したロボットを Fig. 1 に示す．このロボットには，肩関節，ひじ関節，手首関節に自由度があり，１自由度（開閉）のハンドを装備している．これらの関節は，人間のそれを模した 28 本の人工筋と 1 本のばねによって駆動される．
昨年度，人工筋と骨格の構造は完成していたが，各筋の状態を検出するために，圧力センサが装備されているのみであった．伸張反射などの反射を導入するには，筋の長さを推定することができるセンサが必要であるため，圧力センサだけではなく，他のモダリティのセンサ

B. ReLU を用いた学習に基づく運動制御の開発
操作の不変項として身体を見つけ出すためには，与えられたタスクに対し，その操作を実現する方法を学習する必要がある．人間の場合にも，操作を学習することを通して，フォワードモデルを学習し，それによって身体の表現を獲得していると考えられる．
筋骨格ロボットは，非常に非線形性が強く，とても複雑な機構を持つ．そのため，力学的なモデルを形式的に作ることは難しい．これまで，このようなロボットを制御するために，制御入力のパターンを設計者が試行錯誤することによって作り出していた．本年度は，このような問題を解決し，ロボットが自身の順動力学特性を学習し，それを利用することによって，ロボットを制御する手法を開発した．

開発した運動学習制御法を簡単に紹介する．使用したネットワークは 3 層ニューラルネットワークで，入力は，ある時刻における状態とその時の制御入力，出力は次時刻における状態である（Fig. 2）．このとき，中間層の活性化関数として，ReLU（Restricted Linear Unit）関数を用いる．ReLU 関数は中間層を選択し，状況によって異なる線形のネットワーク構造となるため，各状況に応じて，線形のシステムを学習することになる．したがって，各学習状況に応じた最適制御を組み合わせることによって，学習結果に応じてロボットを制御することができる．本手法によって，平面二自由度アーム，および 7
自由度ロボット（バクスターのアーム）を制御可能であることを，シミュレーションによって示した．

IV. おわりに
平成 30 年度は，実ロボットを用いた身体イメージと拮抗駆動の関係についての実験を予定している．
REFERENCES[1]

H. Arne et al., Reliable Musculoskeletal ten degree-of-freedom robot
arm driven by pneumatic artiricial muscle (submitted, under review).

Fig. 2.
A neural network for learning the forward dynamics ofthe muscular-skeletal humanoid upper-body. It has a restricted
linear unit (ReLU) as activation function of the middle layers. The
ReLU enable to pick the activated unit at the time, and derive
linear state equation.

B03-4 研究項目の研究成果報告
宮田 なつき
産業技術総合研究所 人間情報研究部門
Abstract— This paper proposes a measurement of grasping
strategy by healthy volunteers with artificially-disabled hand to
substitute measurement of patients with disabilities in handfunction to model such patients grasps for product design. As afirst step of this research, we focused on limitation of the thumband observed grasping strategy change when fixing the thumbjoints range of motion using a taping technique. Different
grasping styles and some typical contact regions were observed
for the artificially-disabled hand.

I. はじめに上肢の運動機能が疾病により制約された患者に対するリハビリテーション計画を立てたり，そうした患者にとっても使いやすいユニバーサルデザイン製品を作るためには，制約と，その制約下にある手により実現可能なタスクとの関係を理解しておく必要がある．しかし，すでに機能制約が生じてしまった患者を多数集め，指標となるデータを網羅的に取得することは倫理的に難しい．そこで本研究項目では，健常者の手の機能を人工的に制約
し疑似的な機能制約状態を作り出して観察対象とすることで，機能制約に応じた人の上肢の挙動変容過程を明らかにし，挙動を予測・評価可能とすることを目指す．

を人工的に実現し把持への影響を観察することとした．
安全かつ確実に固定を行うため，理学療法に用いられる
非伸縮性のテープを用いた．母指 MP 関節周囲にテープを巻き，さらに母指 MP 関節上から小指中手骨の近位端にかけて，手の背側にテープを貼付した（Fig.1 上段）．
人工的な制約を施した手の関節可動域を計測し，制約前と比較した．ここで，母指 CM 関節は三次元的に複雑な動き方をする二自由度の鞍関節であり，生体の解剖学
的関節回転軸を正確に同定するのは難しい．仮に同定できた場合にも軸向きの個人差が大きく複数の被験者間での比較が難しい．そこで，代表者が[2]で提案した可動域
モデル化手法を拡張して，元の健常状態（Fig.1 赤線）に比べ，狙い通りに可動域が制約されていること（Fig.1 緑線）を確認した．

II. 目的40

本研究項目では，機能制約の対象として関節可動域に，手の実現するタスクとして把持に着目し，可動域の制約により，把持の仕方がどのように変容するかを明らかにすることを目的とする．

20

beta[deg]

0

alpha

beta

-40

III. 研究成果-60

本年度は，健常な手の母指可動域を人工的に制約する方法を検討した．また，母指可動域制約の有無により代表的な２つの物体把持形態がどのように変化するかを調
査した．

-80

-20

0

20

40

60

80

alpha[deg]
40

40

20

20

0

0

MP_Flexion[deg]MP_Flexion[deg]A. 健常手の母指可動域の疑似的制約実現方法の検討
人の手が把持を行う際，母指は重要な役割を果たす[1]．これに対し，例えば手根管症候群患者では母指球委縮に伴い母指中手手根（CM: carpometacarpal）関節の掌側外転動作が大きく損なわれることが知られている．また，中手指節間（MP: metacarpophalangeal）関節は，手に対して大きな物体を把持する際に大きく姿勢が伸展し，サイズへの適応に主に寄与する関節であることが確認されている[2]．そこで本研究では，上記二つの動きの制約

-20

-20
-40
-60
-80

-20
-40
-60

-20

0

20

40

alpha[deg]

60

80

-80

-80

-60

-40

-20

0

20

40

beta[deg]

Fig. 1. Range of motion of the thumb joints with and without artificiallimitation

B. 母指可動域制約下での把持形態の変化

Healthy

A に示した手法で母指関節可動域を制約した 1 名の被験者による大小二つの角柱の把持を観察した．人の把持形態は一般にタスクによって異なる．また事前実験により．物体やタスクが同じであっても，把持のたびに把持形態が異なるという現象が確認されていた．そこで，代表的な把持形態である握力把持と精密把持の発現を見込
み“ハンマーのように振り下ろす”“向きを変えながら移動させる”の 2 種類のタスクをそれぞれ 10 回ずつ繰り返させ，接触領域およびタスク実行に要した時間を計測した．接触領域は手表面を 34 の領域に分割して定義しておき[3]，あらかじめ冷却した物体を把持させ，赤外線サーモグラフィカメラおよび RGB カメラの画像から何番の領域が接触しているかを判別した．健常手での挙動と比較するため，制約を施していない左手による試行も観察した．
実験結果より，繰り返しの初期には複数の異なる接触領域パターンが試され，タスク実行時間も健常手による時間に比べ長いが，10 回目に達する頃には 1 種類の接触領域パターンになりタスク実行時間も健常手とほぼ変わらない程度に短くなることがわかった(Fig.2)．また，
タスクによって把持形態（接触領域パターン）は異なる
ものの，健常手で母指の腹を使っていた把持形態が，母指側面を使う形態に移行する傾向があることが分かった．

Artificially‐disabled (10th trial)

Fig. 3 Preferred contact regions under the limited range of motion of thethumb joints

IV. おわりに本年度は，被験者 1 名について，テーピングにより母指関節可動域の静的な制約を実現し，把持戦略の変容（接触領域の変化）を確認した．今後は，観察された把持の幾何的・力学的性質の変容についての解析を進め，制約に応じた把持姿勢の推定を目指す．
REFERENCES
[1]

1

2

3

[2]

[3]
4

5

6

7

8

9

Execution time[s]6

Healthy (L)Art. Disabled(R)拘束(利き⼿)5

健常(⾮利き⼿)

4
3
2

* *

*

1
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Trial
Fig. 2 Contact region pattern and task execution time transition inaccordance with repeated grasp to move a small cuboid

G. Cotugno, et al., “The Role of the Thumb: Study of Finger Motion in
Grasping and Reachability Space in Human and Robotic Hands,” IEEE
Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. 47, No. 7, pp. 1061-1070,
2017.
N. Miyata, et al., “Modeling Coordinated Joint Range of Motion of the
Human Hand –Characteristics of Coordination and Grasping in Relation
to the ROM Boundary”, Proc. of the 25th Congress of International
Society of Biomechanics, 469-470, 2015.
N. Miyata, et al., “Grasp Database that Covers Variation of Contact
Region Usage”, Proc. 2013 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, andCybernetics, 2635-2640, 2013.

C 班（リハビリテーション医学）の活動報告
東北大学大学院医工学研究科
I.

出江 紳一

研究計画

横井 浩史（電気通信大学）
C 班では，脳内身体表現マーカーを活用することでリ
大脇 大（東北大学大学院工学研究科）
ハビリテーション効果の定量化に取り組む．また，脳内石黒 章夫（東北大学 電気通信研究所）
身体表現モデルと統合することでモデルベーストリハビ
四津 有人（茨城県立医療大学）
リテーションを実践し，介入の帰結予測を行う．さらに， 杉 正夫（電気通信大学）
身体全体の感覚運動機能の適正化のための新しい介入法
北 佳保里（千葉大学 フロンティア医工学センター）の開発を目指す．これらの課題を遂行するため，以下の
古屋 晋一（上智大学 理工学部）
研究項目を設定している．
上原 一将（国立精神・神経医療研究センター）
C01：脳内身体表現の変容を用いたニューロリハビリテーション
我々の脳内に構築される脳内身体表現は，外部から観察することが困難とされている．そこで，四肢切断後に鮮明に知覚される切断肢の残存感覚である幻肢（脳内にのみ存在する身体）という特殊な症状に着目し，心理物
理学的手法により，脳内身体表現を定量化・可視化する．
この結果を用いて，脳内身体表現への介入によるニューロリハビリテーションを確立する．
C02：感覚入力への介入を用いた姿勢・歩行リハビリテーション
姿勢・運動制御の障害では，全身の筋の時間的空間的活動パターンが障害されており，筋シナジー制御の異常があると考えられる．本研究では，運動障害に伴う筋シナジー制御の異常を解明し，感覚介入による運動障害の改善を目指す新たなリハビリテーションを提案する．
II.

研究項目 C03（公募研究Ⅱ期）
C03-1 脳内身体表現における，認知的側面と，運動制御的側面の関係解明
四津 有人（茨城県立医療大学 准教授）
C03-2 筋協調制御型ダイレクトリハビリテーションによるスキル訓練と身体／脳機能変容の解析
島 圭介（横浜国立大学 大学院工学研究院 准教授）
C03-3 複合現実による自己運動錯覚誘導と脳機能的結合に関する研究金子 文成（慶應義塾大学 医学部 准教授）
C03-4 包括的なバランス機能障害評価および介入効果のモニタリングシステムの開発
向野 雅彦（藤田保健衛生大学 医学部 講師）
C03-5 脳卒中患者の運動主体感を高めるハイブリッド型
ニューロリハビリテーションの効果検証
森岡 周（畿央大学 健康科学部 教授）

班構成

研究項目 C01
出江 紳一（東北大学大学院医工学研究科）
稲邑 哲也（国立情報学研究所）
田中 尚文（帝京大学）
大内田 裕（東北大学大学院医学系研究科）
松宮 一道（東北大学 電気通信研究所）
阿部 浩明（広南病院リハビリテーション科）
関口 雄介（東北大学病院リハビリテーション部）
綾木 雅彦（慶應義塾大学医学部）
林部 充宏（東北大学大学院工学研究科）

III.

主な活動

C 班合同班会議
日時：2017 年 8 月 30 日
会場：東北大学医学部 6 号館
公募研究代表者による講演と計画班と公募班の連携に関する総合討論．
A 班・C 班合同班会議
日時：2018 年 1 月 22 日
会場：CiNet（大阪大学吹田キャンパス内）

研究項目 C02
芳賀 信彦（東京大学大学院医学系研究科）
花川 隆（国立精神・神経医療研究センター）

A・C 班メンバーによる「頭頂葉と失行症」をテーマにした講演および総合討論．

C01-1 研究項目の研究成果報告
出江 紳一
東北大学大学院 医工学研究科

I. はじめに
我々の脳内に構築される脳内身体表現は，通常外部から観察することが困難とされている．そこで幻肢と呼ばれる，四肢切断後に鮮明に知覚される切断肢の残存感覚に着目し，その脳内にのみ存在する身体の変容過程を探ることにより，脳内身体表現を定量化・可視化する．この結果を用い，脳内身体表現への介入によるニューロリ
ハビリテーションの確立を目指す．
II. 目的近年医療技術の進歩や普及により，脳卒中による死亡率が減少する傾向にあるが，後遺症として運動機能等に何らかの障害を有する患者数は増大の傾向にあり，運動障害に対する効果的なリハビリテーションのニーズが高まっている．しかし，治療的な介入により機能の向上がみられても，日常生活において十分に発揮されないま
ま，次第に患側肢の不使用が恒常化していき，介入の効
果が持続しないことが多い．このことは現状のリハビリテーションによる効果が麻痺肢を実用肢のレベルにまで到達させられていないことに起因している．麻痺肢が実用肢となるには，単純に運動機能が改善するだけでは不十分であり，麻痺肢を自己の身体の一部と認識する神経基盤が再構築され，環境に適応した運動指令が出力されることが必要である．そこで，麻痺肢が実用肢として適切に表象されるよう，身体認知の側面からみた脳内身体表現として認知身体マッピング器を仮定し，その活動を観測する．認知身体マッピング器とは感覚情報や運動情
報から，身体の状態や身体を取り巻く環境の状態を推定する神経機構のことであり，この認知身体マッピング器
は可塑的に変容し，それに伴い身体意識も変化すると考えられるため，そこへ積極的な介入を行うことで，リハビリテーションの効果の向上が期待できる．
本研究項目では，まず脳神経疾患および四肢切断者が呈する特異な感覚運動障害に対し，心理物理学的手法
により四肢の脳内身体表現を定量化・可視化し，脳内身
体表現を理解する．またこの結果をもとに，脳内身体表現への介入による脳卒中後の運動障害に対しての新しい
ニューロリハビリテーションを確立する．
III. 研究成果
本年度の具体的成果を以下に２つ挙げ，それぞれ概要を説明する．

A. 脳内身体表現の状態推定と身体意識への介入
研究代表者出江ら（東北大学）のグループは，行動学的指標と生理学的指標を用いて脳内身体表現の評価・介入を進めている．身体およびその近傍空間には，身体外と比べ空間的注意が強く向けられており，視覚刺激の検出処理が促進する．この特性を利用した刺激検出反応
課題を通して，身体とその周辺における刺激検出に要する時間を測定し，得られる注意量の違いから脳内身体表
現の推定を行っている．この注意量とは，その時点での身体の状態を反映し，患者の身体所有感の行動学的指標となるものと考えられている．そして身体所有感と運動機能との関係について明らかにするため，患者の身体意識への介入を行い，注意課題にて計測された指標を利用した実験を行った．
1) 麻痺側機能の改善と身体性注意の変化
昨年度までに得られた健常者および片麻痺者の自己
身体への注意量計測のデータを比較した結果，麻痺肢には健常者が通常身体に対して向けているような注意が低下した状態であること，そして介入によって運動機能が改善するに伴い，麻痺手に対する注意も向上することが明らかになった．それに対し，これまで上肢に対して実施した方法と同様に，一側下肢切断者を対象として，義足歩行開始時点（義足歩行習熟前）と退院直前（義足歩行習熟時）の計 2 回，義足と健常足に向けられる注意量を計測した．得られたデータから，義足歩行の習熟度と義足に向けられる注意量との関係を検討した．義足歩行
習熟前には，患者の義足に向けられる注意量が健足に向けられる注意量よりも低かったのに対し，義足歩行習熟
時には，最大歩行速度が向上し、義足に向けられる注意量にも有意な増加が認められた．この結果から，切断者
は義足歩行習熟によって，義足に対して自己身体と同様の注意を向け，義足を自己身体の一部と認識するような適応的変化が生じることが示唆された．このように義足への注意量は，義足使用の熟達度を客観的に示し，拡張した仮の身体に対する身体化の指標として利用できると考えられる．
2) 身体所有感の変化を利用したリハビリテーション
これまでの A01 項目の成果より，身体所有感の操作が運動出力に影響を及ぼすということが示唆されている．
そこで脳卒中片麻痺者の模倣運動訓練による介入の際に，ラバーハンド錯覚で麻痺肢の身体所有感を変化させ，麻痺肢の運動制御にどのような影響が生じるかを検討した．
被験者にヘッドマウントディスプレイ (HMD) を装着し，

被験者自身の手が見えない状態で，あらかじめ撮影しておいた，手が絵筆で撫でられている動画を呈示しながら被験者の麻痺手に絵筆で触覚刺激を与えた．この操作に続き，HMD 上に呈示される手指開閉運動を麻痺肢で模倣する課題を指示し，手指運動角度を計測した．模倣運動の直前に呈示した触覚刺激が映像と同期している条件
では非同期の条件と比べ，HMD 上の手を自己の手と感じるラバーハンド錯覚生起時と同様の回答が被験者より得られた．また同期刺激後の模倣運動時の麻痺手の手指
運動角度には，非同期刺激後の模倣運動時に比較して統計的に有意な増大が観測された．上記の介入を昨年度より継続的に実施し，合計で 13 例のデータを取得した．

る最中にも VR の手が独立して動作するような視覚刺激を挿入した．その際の被験者の動作に影響が出る条件や効果の程度を調査する実験システムを構築した．被験者
16 名に対し実験を行った結果，本来静止中の手指において平均で 2.34 度,標準偏差 2.45 度で角度変化が生じることが明らかになった．収集したデータは NII にあるクラウド型データベースに格納され，同一の実験環境を多施設で分散して利用可能であることも同時に確認できた．
3) 筋電位センサを応用した作業療法システム
腕章型の筋電位デバイス Myo(Thalmic Labs Inc.製)をクラウド型プラットフォームに接続し，様々な動作計測と同時に筋電位の計測を行う基盤を開発した．この Myo
デバイスも Unity 用のソフトウェアモジュールが無償で配布されており，開発効率が従来までのシステムと比較して飛躍的に向上した．B01 項目の近藤ら（東京農工大）と協働で，指動作計測デバイス以外の有効なリハビ
リのアプリケーションとして，筋電位センサ・動作計測
デバイスを活用した VR リハビリアプリケーションの統合環境を構築中である．

Fig. 1. ヘッドマウントディスプレイを用いた同時模倣運動介入

B. VR を用いたリハビリテーション支援システムの開発
研究分担者の稲邑（NII:国立情報学研究所）らのグループは，SIGVerse に基づくクラウド型ニューロリハビリ
テーションシステムの構築・改良を前年度から引きつづき行い，領域内の共同研究の推進に活用した．本年度より VR アプリケーション開発のための統合環境 Unity を採用した SIGVerse ver.3 を用いるようシステム構成を改善し，領域内外の誰もがプラットフォームを容易に利用できるよう，多方面からの実験システム構築に関する要望に対応可能な体制を整えた．
1) 片麻痺患者用の動作オーグメンテーションシステム
片麻痺の患者に対して，実際に行っている動作を計測した上で VR を用いて動作を誇張し，HMD を用いて
リアルタイムに視覚呈示することで動作に影響を及ぼすことが可能であるかどうかを検証する試みを行った．指運動計測グローブ型デバイス VR Senso（Senso Devices
Inc.製）を装着し，指の屈曲角を誇張して VR に呈示す
るシステムを構築した．VR Senso のデータを VR に反映させるソフトウェアモジュールはハードウェアを販売している Senso Devices 社から提供されており，リハビリア
プリを開発する手間は大幅に削減されている．実際の患者での効果の検証は平成 30 年度に予定している．

Fig. 2. 筋電位センサを用いた作業療法システム

IV. 今後の展望ここまでの成果で，VR 空間内での呈示情報を変化させることによって実際の身体知覚も同様の変化が生じるとことが明らかとなり，また，Unity に基づく SIGVersever.3 を活用したプラットフォームを領域内で展開する基盤も整えられた．今後はこの基盤に基づいて臨床での実験を進め，プラットフォームの有用性の確認および，臨床における長期効果の検証を行う．
REFERENCES
[1]

[2]

2) エイリアンハンド実験システム
C03-5 項目の嶋田ら（明治大学）と協働し，エイリア
ンハンド実験の認知心理学的観点からの検証を行うシステムを開発した．VR Senso を用いて手指開閉運動をリア
ルタイムに VR 上で呈示し，途中動作停止を指示してい[3]

Aizu,N. Oouchida,Y. Sudo,T. Izumi,S, Maladaptive change of attention
to paretic hand in patients with chronic stroke, The 10th ICMEInternational Conference on Complex Medical Engineering , Tochigi,
Japan, 2016
会津直樹・大内田裕・須藤珠水・鈴木栄三郎・鈴木雄大・出江紳一，「義足に対する空間注意と義足歩行能力との関係−身体性注意に着目して−」，第５１回日本理学療法学術大会, 札幌コンベンションセンタ
ー，(2016)
Mizuchi Y and Inamura T, “Cloud-Based Multimodal Human-Robot
Interaction Simulator Utilizing ROS and Unity Frameworks”,
IEEE/SICE International Symposium on System Integration, pp.ThA2.3,
2017.

C02-1 研究項目の研究成果報告
芳賀 信彦
東京大学 医学部附属病院

I. はじめに運動を適切に行うには，運動に先行・随伴して種々の感覚入力を姿勢・運動制御に反映させる必要がある．すなわち，運動障害には単に運動器障害だけでなく，各種感覚入力の障害も関わり，逆に感覚への介入により運動障害を改善できる可能性もある．
姿勢・運動制御の障害では，全身の筋の時間的空間的活動パターンが障害されており，筋シナジー制御の異常があると考えられる．すなわち，脳内身体表現の姿勢・運動制御の側面は，筋シナジー制御をマーカーとして捉えることができる．しかし運動障害をもたらす各種疾患について，筋シナジー制御がどのように変容しているかは不明である．また日々のリハビリテーション治療はFast Dynamics (FD)に対する介入であるが，どのような介入がより効率的に Slow Dynamics (SD)をもたらすのか十分に分かっていない．本研究項目では，運動障害に伴う筋シナジー制御の異常を解明し，感覚介入による運動障害の改善を目指す新たなリハビリテーションを提案する．
昨年度までに，C02 研究項目内，さらに A 班，B 班と協力し，各種の運動障害を対象として筋シナジーおよび関連するパラメータの計測を開始した．また感覚モダリ
ティ変換装具などの介入も進めていた．
II. 目的大脇・石黒グループ（東北大学）は，感覚障害を呈する患者へのモデルベースト・リハビリテーションの構築を目的とし，弱化・欠損した運動感覚を別の感覚モダリ
ティに変換することで強化・代替するバイオフィードバ
ック装具 Auditory Foot を用いた長期的歩行リハビリテー
ションの効果と，そのメカニズムについて検討する．
III. 研究成果
本年度までの具体的成果を以下に挙げ，それぞれ概要を説明する．
A. 感覚障害による運動障害患者研究
芳賀・四津のグループは，昨年度までに先天性無痛症のレビューを行い，歩容異常の背景に筋シナジー制御の異常があると仮定し，筋シナジーを計測するシステム
を C02 大脇グループ，B03 舩戸グループと共同で構築した．さらに C02 大脇による感覚代償装具を用いた介入の即時効果を検討し，運動学的な改善・筋シナジーの改
善・足圧のピーク値低下が見られることを報告した[1]．
また，間接マーカーとしての筋シナジーだけでなく，直接マーカーとして脳活動を測る体制も整えた．これらに加え，様々な歩容に対応できる表記方法も提唱した[2-3]．
さらに四津は C02 大脇グループ，B03 舩戸グループと協力し，先天性無痛症患者の計測とデータの解析を進めた．

B. 神経疾患における脳内身体表現の変容
芳賀・四津のグループ（東京大学）の目的は，先天性
花 川 グ ル ー プ は 本 年 度 ， 安 静 時 機 能 結 合 MRI の無痛症患者の歩行障害を筋シナジーをマーカーとしてと
preprocessing に お い て 歪 み 補 正 を 行 う こ と で ， default
らえ，感覚障害を代償する装具による介入でこの疾患にmode network (DMN)の検出が上がることを，実データおよる歩行障害が改善されるかを明らかにすることである．
よびシミュレーションデータを用いて示した[4]．また，
花川グループ（国立精神・神経医療研究センター）のパーキンソン病様の歩行障害を示す特発性正常圧水頭症
目的は，歩行障害モデルとしてパーキンソン病，上肢等（iNPH）の安静時機能結合 MRI の機械学習解析を行い，の巧緻運動障害モデルとして局所性ジストニアを対象に， 歩行障害の程度を左右間の機能結合が予測できることを
課題・安静時機能結合 MRI や脳波を用いた非侵襲多角示した．同様に iNPH の症状である認知障害および排尿イメージングを用いて，神経疾患の運動障害の病態を反障害の程度の予測にも成功した[5]．さらに，パーキンソ
映する身体表現バイオマーカーを発見することである．
ン病では運動実行，運動想像だけでなく暗算の速度が低下していることを行動実験で示し，その責任回路が前頭
横井・杉グループ（電気通信大学）は，脳卒中患者の葉基底核視床並行回路であることを示した[6]．他にも，
筋シナジー制御 Slow Dynamics の異常を明らかにするこ
パーキンソン病のすくみ足の重症度と線条体，扁桃体，とを目的とし，機能的電気刺激による筋シナジー制御
運動前野の安静時機能結合性が相関すること，アンブシ
Fast Dynamics へ の 介 入 お よ び 筋 シ ナ ジ ー 制 御 Slowュアジストニアおいて，小脳の口周囲表象のアンブシュ
Dynamics に誘導される四肢の運動に生じる変化について，
ア課題中 fMRI 活動が周波数分析によるジストニアの症
fMRI や fNIRS，筋電等の計測による解析を行う．
状と相関することを見出した．

C. 脳卒中による運動麻痺患者研究
横井・杉らのグループは，脳卒中による筋シナジー
制御異常の研究を担当しており，機能的電気刺激(FES)による筋シナジー制御 FD への介入を可能にするため，
手指や上腕のリハビリテーションを想定して，多点電極と二相性のバースト変調矩形波とを用いる FES システムの開発を進めてきた．開発した多点電極 FES システムには，刺激パターンや，刺激入力として用いる波形など，設定可能なパラメータが多数存在する．(1)手指のリハビ
リテーションを想定して，目標とする手指姿勢を実現できるような刺激パターンを高速に探索する手法， (2) 上
腕のリハビリテーションを想定して，大きな発揮筋力を誘発できる刺激波形（具体的にはバースト変調矩形波のキャリア周波数およびデューティー比）の 2 つを主に研究し，それぞれ有効性の検証を行った．
D. 感覚モダリティ変換装具の臨床効果の研究
大脇・石黒グループは，重度の感覚障害を呈する片麻痺患者 2 名に対して，4 週間の歩行リハビリテーショ
ン訓練（1 日 30 分程度のトレッドミル上での歩行訓練）を行った．最初の 2 週間のうち 7 日，Auditory Foot による音フィードバック介入を実施した．計測は，リハビリテーション前の pre 条件，2 週間後の 2w 条件，4 週間後の 4w 条件において，3 次元動作解析装置およびフォー
スプレートを用いて運動学，運動力学的効果を検証した．
得られたリハビリテーション効果を説明するメカニズムを解明するため，出江らのグループ（C01 班）と共同で，
脳内身体表現の変容を据えるための間接マーカーとなりうる身体性注意（身体に特化した注意量）の変化も同時に計測した．その結果，(1) 長期歩行リハビリテーショ
ンにおいて，歩行中のストライド長が 2w で上昇、4w では低下する，(2) 同様に，麻痺側下肢に対する身体性注
意量も 2w で上昇，4w で低下するという傾向が得られた．
この結果は，麻痺足への身体性注意量の増加にともない麻痺側へ荷重が可能となり，歩行パフォーマンスの上昇につながったことを示唆する結果であると考えられる．

IV. おわりに昨年度までに，C02 研究項目内，さらに A 班，B 班と協力し，各種の運動障害を対象として筋シナジーおよび関連するパラメータの計測を開始し，また感覚モダリテ
ィ変換装具などの介入も進めた．本年度は計測を更に進めるとともに，介入による FD，SD の変化を捉えている．
次年度は，感覚介入による運動障害の改善を目指す新たなリハビリテーション提案を目指す．
REFERENCES[1][2]

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学会 システム・情報部門学術講演会 (SSI2017), GS12-11, 静岡大学
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[18] D Owaki, Y Sekiguchi, K Honda, N Aizu, Y Oouchida, A Ishiguro, S
Izumi: Walking rehabilitation using auditory biofeedback prosthesis forstroke patients. The 8th International Symposium on Adaptive Motion ofAnimals and Machines (AMAM2017) ,2017. 6. 27[19] D. Owaki: Inter and intralimb coordination for adaptive bipedal walking:Tegotae-based approach. SWARM2017 Workshop on Bio-inspired
control for interlimb coordination and adaptation in legged robots,
Kyoto, Japan, 2017.10.29

C03-1 研究項目の研究成果報告
四津 有人
茨城県立医療大学 医科学センター

ABSTRACT

ヒトが適切に体を動かすためには，脳内に自己の表象を有し，身体の内外からの情報を実時間で適切に処理することが必要である．本研究では，脳内身体表現の認知的側面と姿勢運動制御的側面の関係を明らかにする．本年は初年度であり，評価法の吟味やパイロットスタディーを行った．

グループと共同で構築した[3]．また，C02 大脇による感覚代償装具[4]を用いた介入の即時効果を検討し，結果，感覚代償装具により，運動学的な改善，筋シナジーの改
善，足圧のピーク値低下を得ている[5,6,7,8]．
本年度は，無痛症患者の患者会に出向き，引き続き計測を継続した．さらに，身体認知（01 系）に関する研究も始める準備を進めている．
B. 様々な歩容の表現法の研究

I.

はじめに

超高齢化社会を迎えた我が国では，要介護の認定を受けている高齢者は 500 万人以上にのぼる．その原因の多くは運動障害であるため，運動障害への対策は国家的急務である．ヒトが適切に体を動かすためには，脳内に自己の身体の表象（脳内身体表現）を有し，身体の内外から の 情 報 を 実 時 間 で 適 切 に 処 理 す る こ と （ fast
dynamics）に加え，その経験に基づき脳内身体表現そのものを更新すること（slow dynamics）が必要がある．
当新学術領域では，脳内身体表現の 1）身体意識の側面を 01 系で，2）姿勢・運動制御の側面を 02 系で研究してきた．しかしながら，身体意識（01 系）と姿勢運動制御（02 系）の関係性はまだ明らかになっていない．
そこで本研究では，01 系と 02 系を繋ぐ研究を行ってい
く．
II.

目的

目的は，先天性無痛症患者，脳卒中などを対象に，身体意識と運動姿勢制御の関連性を明らかにすることである．
本年度は初年度であり，評価システムのセットアップ，介入法のセットアップなどを行う．少数の患者でパイロットスタディーを行い，評価法の吟味や予備的検証
を行う．
III.

四津は昨年度までに，様々な歩容に対応できる表記方法を提唱している[9,10,11]．
今年度は，非対称性の歩容の表現法に関する研究を行った．非対称性歩行にも，歩行周期が保たれている場
合と保たれていない場合があり，保たれていない場合でも表記できる行列の導入をこころみた[12]．

研究成果

A. 感覚障害による運動障害患者研究
四津は，昨年度までに先天性無痛症のレビューを行い[1]，その歩容異常をビデオ分析で報告した[2]．歩容異常の背景に筋シナジー制御の異常があると仮定し，筋シナジーを計測するシステムを C02 大脇グループ，B03 舩戸

上段より，対称性歩行，非対称性歩行（歩行周期は保存されている），非対称性歩行（歩行周期が破綻している）
C. 疾患患者の非対称性に関する包括的診察法の研究
四津は上記 B のような歩容の非対称性だけでなく，感覚・認知の非対称性をも含む包括的な患者の診察法を提案した[13]．今後は，これを用いて実際の患者を評価していく予定である．

REFERENCES[1]

患者の視覚認知，聴覚認知，前庭系，身体拘束の要素を総合的に診察・評価する．
D. 脳卒中患者における麻痺上肢の筋シナジー解析
脳卒中は下肢だけでなく上肢の麻痺も生じる．麻痺した上肢の評価法として Fugl-Meyer Assessment (FMA)が，よく使われているが，評価する項目が多い上，評価点数
は，順序尺度であり間隔尺度ではない．そこで，A02 班，
B03 班及び森ノ宮病院と共同で，FMA の動き自体を，筋シナジー解析した．健常者と脳卒中患者を対象に，上肢の屈曲や回旋など FMA のタスクを行い，その際の上肢及び体幹の筋電位を計測した．解析の結果，健常者に共通のシナジーがみられ，これを評価するためならば，タ
スク数は減らせる可能性が見いだされた．また，患者ではシナジーの融合が見られた[14]．
今後は，患者の身体認知の評価を総合的に計測を進め
て行く．

IV.

おわりに

上記のごとく，評価法の吟味を行い，患者では先天性無痛症や脳卒中を対象に，少数の計測を進めている．次年度は計測を更に進めるとともに，介入による身体認知と姿勢運動制御の関係を明らかにしていきたい．

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during Walking Reduces Foot Contact Pressure in A Patient with
Congenital Insensitivity to Pain”, IEEE 27th 2016 International
Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science(MHS2016), (2016)[9] A. Yozu, D. Owaki, T. Funato, M. Hamada, T. Sasaki, H. Togo, N.
Haga, “Numerical expressions of temporal parameters forhexapedalism”, The 1st International Symposium on Embodied-Brain
Systems Science (EmboSS2016), Tokyo, Japan (2016).
[10] A. Yozu, D. Owaki, M. Hamada, T. Sasaki, Q. An, T. Funato, and N.
Haga, “Quantification of Temporal Parameters for Tripedalism”, The
14th International Conference on Intelligent Autonomous Systems ,Shanghai, China (2016).
[11] A. Yozu, M. Hamada, T. Sasaki, S. Tokushige, S. Tsuji, and N. Haga,“Development of a novel system to quantify the spatial–temporalparameters for crutch-assisted quadrupedal gait” Advanced Robotics
Published online (2016)[12] A. Yozu, K. Nakai, A. Matsushita, R. Takeuchi, Y. Shimizu, Y. Mataki,
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Motion of Animals and Machines (AMAM), Sapporo, Japan (2017)[13] A. Yozu, Y. Mataki, K. Nakai, A. Matsushita, R. Takeuchi, Y. Shimizu,
H. Kishimoto, K. Tokeji, H. Mutsuzaki, Y. Kohno, N. Iwasaki, “A
comprehensive procedure for evaluating the midline of the transverse
plane in humans”, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent
Robots and Systems (IROS) Vancouver, Canada (2017)[14] A. Yozu, T. Funato, T. Oya, S. Shirafuji, Q. An, S. Inaguma, K. Miura,
A. Jino, J. lnatomi, I. Miyai, J. Ota, N. Hattori, K. Seki, “Muscle
synergy-based assessment of stroke patients: comparison with FuglMeyer Assessment (FMA)”, 第 40 回日本神経科学大会, 幕張 (2017) 研究項目の研究成果報告
島 圭介
横浜国立大学 大学院工学研究院

 











機能回復のためのリハビリテーションでは，療法士が患者の残存機能（関節可動域や固縮の有無，随意筋収縮の有無やその収縮状態）などを適切に把握し，自然な運動に必
要な筋収縮状態を適切に指示したり，患者の随意運動の意思を正確に読み取って適切に介助することなどが求められる．ただし，これらの評価，指示，介助は口頭による情報提示，あるいは患者の筋付近の皮膚を触る，たたく等の手技によって実現する必要があり，客観的かつ定量的な実施が困難である．リハビリテーションにおいて患者と療法士双方の情報伝達を円滑にし，運動学習を支援できる方法論の確立が必要である．我々は自然な運動の実現に必要な筋収縮状態，力情報，タイミングを療法士と患者間で相互伝達可能とし，患者の運動意図と身体運動を効率的に関連付けた運動学習支援法の確立を目指して研究を進めてきた．
目的

本研究の目的は，我々が考案した多チャネル筋電位による動作推定と電気刺激型筋収縮刺激制御による関節運動相互伝達法を拡張し，運動に伴う関節インピーダンス状態を療法士−患者間で相互伝達する方法論を提案すること，および提案法の適用が身体・脳機能に及ぼす影響を明らかにすることである．本年度は，昨年度までに構築した筋電位
  による筋収縮評価と多チャネル電気刺激を組み合わた関節運動伝達インタフェース   を発展させ，関節運動情報のみならず関節の硬さ・やらわかさの情報である関節インピーダンスをヒトーヒト間で伝達する方法論の開発を行った．また，これまで考慮できていなかった生体信号の時系列特性モデルを確率型識別器に導入した新しい動作推定法を考案した．さらに，道具を用いた具体的な操作タスクとして鉗子による物体操作を取りあげ，その動作伝達の精度について考察するとともに，運動想起に伴って変化する脳活動を多感覚でフィードバック訓練する運動想起訓練法を提案して効果の検証を実施した．

Electricalstimulation

Motionestimation
Input



はじめに



EMG
signals

OutputStimulation
model

Muscle activation
level



Feature extraction 我々は，効率的なリハビリテーションと運動学習支援の実現を目指し，第 期公募研究において機能的電気刺激と筋電位のパターン識別を組み合わせて被験者の筋収縮状態を制御する
ことで動作の伝達と訓練が可能な新しいリハビリテーションシス
テムを提案してきた．第 期研究においては，提案法をさらに発展させる方法論の確立を目指すとともに，運動機能回復訓練への適用可能性について検証した．具体的には， 電気刺激と動作識別に基づいて運動中の関節インピーダンスの伝達法を考案し， 時系列生体信号筋電位パターンを高精度に識別する新たな学習理論を提案した．また， 道具を用いたタスクにおける被験者間の相互情報伝達の可能性を調査するとともに， 多感覚刺激を用いた型運動想起訓練システムを開発し，訓練による脳活動への影響を評価した．

Transmitter   

Receivier 
  

研究成果

 機能的電気刺激に基づく関節インピーダンス伝達法
   に提案する関節インピーダンス伝達システムの概要図を示す 提案法では動作送信側の被験者から筋収縮に伴い変化する  信号を計測する 得られた  信号を用いて近似的に関節インピーダンスを算出し 電流関節角度
モデルに適応することで受信側の被験者に刺激電流を与えて  者間での関節インピーダンス伝達を実現する
ここで，手首周りの関節運動を対象としたとき 関節イン
ピーダンスは関節周りのモーメント M  粘性 B  剛性 K を用いて以下の式で表せる M θ̈(t) + B θ̇(t) + Kθ(t) = τ (t)

ここで θ(t) は関節角度 τ (t) は関節トルクである また筋
群は一つ一つの筋活性度の総和として考えるため 関節運動に寄与する伸筋群の筋活性度 αE (t) と屈筋群の筋活性度
αF (t) 双方の筋活性度から求める を α(t) として以下のように表すαE (t) + αF (t)2
このとき 筋活性度 α を用いて関節インピーダンス M  B 
K は以下のように近似できる α(t)=M (α(t))=i, B(α(t)) = b1 α(t) + b2K(α(t))=

k1 α(t) + k2

b1 , b2 , k1 , k2 , i は定数である 動作時の筋活動状態から関節インピーダンスを算出し 伝達情報として用いる
提案法を用いて脱力時と伝達時の背屈 掌屈 共収縮の 状態を被験者間で伝達している様子を    両被験者における 試行分の関節インピーダンスの伝達結果を    に示す    では送信側の動作に応じて受信側の手首関節が変化している様子がわかる．また，その際に同時に伝達したインピーダンスでは 関節インピーダンスの大まかな傾向が伝達できており 提案システムにより関節インピーダンス
を  者間で伝達できる可能性を示唆している．

Transmitter

ReceiverTransmitter

Receiver‫ܣ‬௖௄೎ǡ௄೎‫ܣ‬௖௄೎ǡ௄೎‫ܭ‬௖௖‫ܣ‬ଵǡ௄
೎(a)t=0.00[s]NeutralTransmitter(b)t=12.70[s]ReceiverDorsiflexion

Transmitter௖‫ܣ‬ଵǡଵ

ͳ   

Flexion   (d)t=45.26[s]  

Estimated impedances‫ܣ‬௖௄೎ǡଵ௖‫ܣ‬ଵǡ௞

௖‫ܣ‬ଵǡଵͳȭ ሺ௖ǡ௞ǡଵሻ

GMMᾉ߶௖ǡ௞ ሺ࢞ሻ‫ܣ‬௖௞ǡଵ‫݂݀݌‬ȭ ሺ௖ǡ௞ǡଵሻȭ ሺ௖ǡ௞ǡଶሻȭ ሺ௖ǡ௞ǡெ೎ǡೖሻߤ ሺ௖ǡ௞ǡଵሻ ߤ ሺ௖ǡ௞ǡଶሻߤ ሺ௖ǡ௞ǡெ೎ǡೖሻ‫ܣ‬௖௞ǡ௞݇

PDFᾉ߶௖ǡ௞ҧ ሺ࢞ሻȭ ሺ௖ǡ௞ǡଶሻ

Co-contraction 

 

0.7
0.6

݇

௖
‫ܣ‬ଵǡ௄
೎‫ܣ‬௖௞ǡ௞‫ܣ‬௖௞ǡଵ

Receiver‫݂݀݌‬(c)t=31.76[s]‫ܭ‬௖‫ܣ‬௖௄೎ǡଵ௖‫ܣ‬ଵǡ௞

xx(a) Hidden Markov model with
the Gaussian mixture modelTransmitter
Receiver 

0.5

ߤ ሺ௖ǡ௞ǡଵሻ ߤ ሺ௖ǡ௞ǡଶሻ(b) Hidden Markov model with
PDF of unlearned classes        

0.4
0.3
0.2

Screen0.1
0Low

MiddleDesired impedance       

High

ReceiverObjects  

Box

Operator(a) t =4.00 [s] Pinching 生体信号の時系列情報を考慮した識別モデルの考案
提案法の中心技術となるのは， 信号から高精度に動作推定を行うパターン識別である．本年度は，これまでに考案した識別モデルを発展させ，時系列データから未学習
クラスの事後確率を算出可能な方法論を提案した．図  に各クラスに対する ! の概略図を示す．図   は 
を出力分布に持つ !，" は未学習クラスの確率分布を導入した ! であり， 信号などの生体信号の時系列特性から高精度かつ高信頼に動作の推定が可能である．

 道具を用いたタスク伝達の可能性検証 はこれまでに構築した電気刺激型動作伝達法を用い，外科手術用鉗子の操作タスクを  者間で伝達している様子である．図は腹腔鏡手術のトレーニングボックス内の物体を把持 移動している．このように，関節運動のみならず様々な技術の伝達・訓練へ応用できる可能性がある．

 脳波パターン識別に基づく多感覚運動想起訓練(b) t =12.7 [s] Insertion          

電気刺激を用いて被験者にフィードバックすることで，より効果的に運動想起訓練が可能であることを示した ．


おわりに

本年度はヒト%ヒト間での関節インピーダンスを伝達できる方法論を構築するとともに，提案法によるタスク伝達，運動想起訓練の可能性を示唆した．今後は，これまでに構築した方法論の運動学習効果を身体機能，脳機能の両側面か
ら詳細に評価・検証し，臨床で使用できるシステムの構築
を目指す．
#

 !

運動意図をコントロールするための運動想起訓練では，運"# $ !%   $ !%  & '(   ( %  )   %*+動イメージに関連して生じる #$ の発生頻度や発生強度を   ,       !     -. +/ &0& 1   23 4   !   -+強化するために実施され，#$ の発生頻度や強度が増すこ- %   5  !  6-5!7&  8+& 9 * とで運動発揮能力が向上することが知られている．運動想:+2& 23
起訓練法に関しては，#$ の発生状況やその強度をディス "# 島 圭介，花井 宏彰& 島谷 康司，'機能的電気刺激と動作推定に基づく
筋電位駆動型ヒューマンヒューマンインタフェース0，計測自動制御学
プレイにグラフとして表示し，被験者にフィードバックす会論文集，; &  &  <8& 28る方法が主流であり，他の感覚刺激フィードバックを用い"# ==& 1-& $.   $4 > '5  5 4
 %+ることによる運動想起訓練法に関しては検討されていない．
    -  1   - + ( -9  0&, *  & ;8& 8+:& ??
そこで視覚刺激のみならず，聴覚刺激，固有受容覚刺激岡本 純平，島 圭介，中野 英樹，島谷 康司&'運動機能再建を目的と（電気刺激による想起動作の誘発），表在覚刺激（想起動作 "# した多感覚フィードバック運動想起訓練システム&0 第 : 回計測自動の主動作筋への振動刺激）を組み合わせた多感覚刺激に基制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集 6!4287， 33+3:& 仙台国際センター，28
づく訓練法を考案し，#$ の発生状態を視覚情報に加えて

複合現実による自己運動錯覚誘導と脳機能的結合に関する研究
金子 文成
慶應義塾大学医学部

リハビリテーション医学教室

Abstract—Temporal and spatial summation of multimodal
inputs enhances neural plasticity. We have developed a mixed
reality rehabilitation system, which can induce kinesthetic
sensation using visual stimulation (KiNvis). The purpose of thepresent study was to clarify the influence on sensory-motor
function by repetitively inducing KiNvis from the aspect of brain
functional connectivity. Healthy subjects participated in the 1st
study. KiNvis was administered five times in total to theparticipants, and functional magnetic resonance imaging (fMRI)
experiments were performed in a stationary state. For the
subjects who completed a series of experiments at the present
time, fMRI data was analyzed to show functional brain
connectivity. Matrix of the cross-correlation between ROIs
(table) was represented for one subject (figure 1).
The second study reports the consequences of the convergent
approach (figure 2), including cognitive and physiological stimuli,
on brain functional connectivity aspects. We analyzed fMRI data
recorded before and after the intervention of our convergenceapproach to a patient with chronic stroke. We further
accumulate this kind of analysis to clarify the effect of repeatedadministration of KiNvis on brain functional connectivity.

I. はじめに
従来から，骨格筋の腱部分を振動刺激することで起こる筋紡錘の求心性入力により，安静にしている被検者に関節運動を知覚させる方法が良く知られており，自己運
動錯覚と呼ばれている［1］。我々は，四肢が運動している様子を視覚入力することで，安静にしている被験者に自己の四肢が運動している感覚を誘導して起こる錯覚を，視覚誘導性自己運動錯覚（kinesthetic illusion inducedby visual stimulus: KiNvis）と呼んでいる［2］。KiNvis
は，人工的な四肢（コンピュータグラフィクス，自己や他者の四肢の動画，マネキンやロボット，など）を被験者正面の適切な位置に置くことでその人工物に身体所有感を生じさせ，人工物が運動している様子を視覚入力することで誘導できる。KiNvis は，他の刺激装置との組み合わせにより皮質脊髄路興奮性の変化を持続させる。さらに被験者が長時間 KiNvis を体験していると，運動主体感を生じない自発的運動が起こる［3］。このように，
KiNvis の誘導は運動出力系に強く影響ことが明らかであり，脳卒中後の感覚運動麻痺をはじめとした，中枢神経系に起因する運動機能低下に対する有効性を検証し始めた［4］。KiNvis を誘導できる状況下で，随意的に四肢の運動を意図したタイミングを生体信号から検出し，同期して人工的な運動像を適切に制御することで KiNvis
中に明らかな運動主体感を誘導することができる。これまで我々は，以上のようなシステムを日本医療研究開発機構（AMED）受託研究「未来医療を実現する先端医療機器・システムの研究開発」において開発し，すでに製品化した。そして，脳卒中片麻痺などの中枢神経系に起因する感覚運動機能低下に対する神経科学基盤的リハビ
リテーションに KiNvis を用いるための基礎的知見の蓄積を目標に研究を継続してきた。
II. 目的
本研究の目的は，KiNvis を反復して適用することによる臨床的影響の機序を脳機能結合の側面から明らかにすることである。
III. 成果
現時点で，健康な被験者 7 名での本実験を終了し，データ解析を進めている最中である。また，さらに来年度に計画していた脳卒中片麻痺患者を対象として実施する臨床研究をすでに開始した。
A. 研究 1：KiNvis を反復することで起こる脳活動に関する研究 —fMRI を用いた脳機能的結合に関する解析—
本研究は，介入の前後で反復して fMRI 実験を実施
する縦断的介入研究としてデザインした。
安静時 fMRI 計測は，各被験者について合計 4 回行なっている。1 回目の計測は通常の安静状態，2 回目の計
測は KiNvis による介入の 1 回目を実施した直後，3 回目の計測は KiNvis 介入を合計で 5 回実施した 5 回目の直後，4 回目の計測は，KiNvis 介入終了から 2〜4 週間の期間内に，KiNvis 直後に実施した。
MRI 実験として，1.5T の MRI スキャナーにより，全脳の T1 強調画像を撮影した。fMRI 実験では，被験者に開眼で安静を保つように依頼した。各セッションでグランディエントエコー・エコープラナー法による撮像を行なった。fMRI データの前処理には，AFNI (Scientific andStatistical Computing Core, National Institute of Mental
Health, USA)を用いて，一連の画像の平均容積への空間

本研究で行なったアプローチは，2 週間のパッケージであった。内容として，KiNvis を実施している最中に経頭蓋直流電気刺激（tDCS），および標的筋に対する神経筋電気刺激（NMES）を併用し（figure 2），さらにKiNvis で用いている映像内で行われている運動を脳内でイメージ再現させた。すなわち，KiNvis の誘導による脳活動，tDCS の陽極刺激，NMES による求心性入力，さらに運動イメージ想起による脳活動が収束的に損傷半球に対して影響することを想定したアプローチを実施した。
このアプローチ前後では，行動学的指標により肩関節と肘関節を中心に機能的な変化があった。fMRI による機能的結合に関する解析結果を，図 1 の下段に示した。
再編成，MNI テンプレートによる座標フレームへの標準化，バンドパスフィルタリング，全値全幅 8mm のガウ
スフィルタを用いての平滑化を行なった。
fMRI データの解析として，過去の研究を参考にした
各関心領域(ROI) (table)に 6mm の球形 seed を配置した。
各 ROI から抽出された平均 BOLD 信号から相関解析を行ない，相関係数を Fisher Z 変換によってガウス分布の値に変換した。ここでは，1 例から得られた各 ROI 間の相関係数を行列で示す(figure 1)。
B. 研究 2：脳卒中患者の感覚運動麻痺に対して収束的アプローチを実施した効果 —脳機能結合からの解析—
2017 年度は，2 年前に脳出血を発症した 50 代の男性を対象とした 1 例のデータが得られた。対象とした患者
は右利きで，右被殻出血後に左上下肢に重度の感覚運動麻痺を呈していた。発症後は，一般的な回復期リハビリ
テーションを受け，本研究に参加する前は，在宅で過していた。T 字杖を使用して日常生活は自立していた。

IV. おわりに初年度である今年度は，まず健康な被験者の研究 1 を終えられる見通しである。さらに患者におけるデータが蓄積され始めており進捗は計画通りであるといえる。さ
らに解析を進め，成果を公表していく。
References
[1]

[2]

[3]

[4]

E. Naito, T. Morita, K. Amemiya, “Body representations in the humn
brain revealed by kinesthetic illusions and their essential contributions tomotor control and corporeal awareness,” Neuroscience Research, 2016,
pp.16-30.
F. Kaneko, C. Blanchard, N. Lebar, B. Nazarian, A. Kavounoudias, P.
Romaiguere, “Brain regions associated to a kinesthetic illusion evokedby watching a video of one’s own moving hand,” PLOS ONE,2015, 10(8): e0131970
F. Kaneko, Y. Itaguchi, E. Shibata, K. Okuyama, “Exposure to a uniquevisual stimulus with kinesthetic sensation results in synchronizedreciprocally induced spontaneous muscular recruitment,” The XXVI
Congress of the international society of biomechanics. Brisbane, 2017.
F. Kaneko, Y. Itaguchi, E. Shibata, K. Okuyama, “A novel approach of
cognitive-stimulation induces voluntary motor output in patients withsevere stroke.,” The XXVI Congress of the international society ofbiomechanics. Brisbane, 2017.

C03-4 研究項目の研究成果報告
向野雅彦、佐々 遼馬、松田 文浩

藤田保健衛生大学医学部リハビリテーション医学 I 講座
藤田保健衛生大学病院リハビリテーション科
藤田保健衛生大学医療科学部リハビリテーション学科

Abstract—本研究の目的は、身体性システムの理解に役立てるため、動作時の重心(COG)と足圧中心(COP)の動きから、動的バランス機能の客観的指標を開発することである。本研究ではこれまでにステップ動作時に三次元動作分析装置
KinemaTracer®( キッセイコムテック社 ) と床反力計 ( テック技販)を用いたステップ動作中の計測から、COG と COP の X 座
標 の 差 分 の 変 化 量 に 基 づ く 指 標 値 (Averaged COP-COG
subtraction value:ASV) と、臨床スケールの相関関係について
示し、さらに COP の速度と COP-COG の方向の一致率がその指標値をある程度説明できる可能性を示してきた。本年度は、
これまでに得られた重心と足圧の相互関係に基づき、①足圧による重心のコントロールのシミュレーションと、実際の挙動との比較、②歩行中の重心加速度とその規定要因の検討、③外乱時の重心加速度とその規定要因の予備的な検討を実施した。COG の加速度と COG と COP の位置関係の差分との間に相関関係がみられることは知られているが、本研究ではさらに、姿勢の変化による慣性モーメントの変化を仮定することで、COP の挙動から COG の位置をある程度正確に説明されることを示した。また、ステップ動作時の ASV と重心速度との関係性が、歩行中にも適用できることを示した。ただし、重心速度とバランス機能との関係性は一定ではなく、その決定要因についてはさらに検討が必要と考えられた。また外乱条件による予備的な検討も開始した。次年度にはさらに外乱条件、歩行能力との関係等について、実験を通じた検討を実施する予定である。

デル化を行うとともに、歩行中の COP-COG 関係、外乱時の COP-COG 関係についての検討を実施した。
II. 目的
本研究の目的は、これまでに作成してきたバランス機能の指標間の相互関係に基づいたバランス制御のモデル化と歩行時、外乱時の重心足圧関係への応用の検討を行うことである。
III. 研究成果
A. COP-COG 関係のシミュレーションモデルの作成
動作解析装置による体幹マーカーの動揺の測定および足圧計による足圧の測定を同時に施行することで得られた計測値から、COP と COG の側方位置の差分と COGの加速度の間に先行研究 (3) と同様に高い相関が観察された。足圧中心を支点として重心の回転モーメントを剛体を仮定して計算すると、重心の角加速度の側方成分は
以下のように表される。
COGα=Dx*( Dz / D)*mg/I
COGα:COG の角速度、Dh: COG-COP の x(水平)座標の差分、Dz: COG の高さ、D: COG-

I. はじめに脳卒中や大腿骨頸部骨折、あるいは高齢者の運動障害において、歩行や日常生活活動（ADL）の能力に、バランス機能が大きく寄与していることが報告されている(1,2)。バランス機能に対する治療、リハビリテーションの効果を正確に評価するためには、身体がどのようにバランスを維持しているのか、それが介入によってどう変化したのか、といった点を客観的にモニタリングすることが必要である。
現在は静止立位時のバランスの客観的な測定装置として、臨床では重心動揺計がよく用いられている。重心動
揺計は、測定中の足圧の動揺を見るもので、指標としては総軌跡長や外周面積などが用いられる。一方、動作時のバランス能力は客観的な測定が行われることは少な
く、臨床スケールを使用することがほとんどである。これまでに我々は、ステップ動作時の重心と足圧中心の位置関係が、臨床スケールを用いて測定したバランス能力と相関することを示し、その指標化に取り組んできた。
本研究においては、これまでに明らかにしてきた指標
間の相互関係を元に、COP と COG の関係性についてモ

COP の前額面上の距離、m: 体重、g: 重力加速度, I: 慣性モーメント

この場合、Dx に対して Dz と D は非常に大きいため、加速度が COG-COP の距離の水平成分とほぼ比例関係にあることが説明される。
この関係性が基本的に一定であると仮定すると、ある時点の X 方向の COG の速度は、以下の式で表されると考えられる。
COGV = COGv0 + ∫ k(COGX – COPX)dt
COGX : COG の X 座標、COPX : COP の X 座標、COGV : COG 速度、COGV0 : COG の初速、k : 定数

これを用いて、健常人 5 名のデータにおいて COG と
COP の初期位置と COP の速度から COG の位置を計算し、最終的な COG の位置に収束する定数が存在するかどうか検討を行ったところ、全ての対象者において実際の COG の動きとよく相の一致する定数の設定が可能であり、相関係数は 0.98±0.01, 差の平均も 0.11±0.02cmと加算誤差は低値であった。ただし、重心の振幅は実測
値の 74.3±20.4%とばらつきが見られ、差の絶対値の平対象者）- 脳卒中片麻痺患者 17 例,若年健常者 5 例を対象とした。
方法）三次元動作解析装置 Kinematracer およびフォー
スプレートを使用し、歩行中の足圧と三次元計測を同期的に行うことで、重心位置と足圧位置の関係性からバランス制御の能力を評価することを試みた。重心は両上下肢、体幹の１０箇所に貼付したマーカー、仮想重心位置を算出した。歩行は 20 秒間の記録を行った。
測定指標としては、踵接地から単脚支持期にかけての足
圧中心と重心の位置の差分の平均 (Averaged (|COP||COG|) subtraction value: ASV)、COG と COP の速度、COG と COP の方向の一致率を算出した。また重心加速度と COP-COP 距離の関係についても検討を行った。
結果）各症例において、ステップ動作と同様、ASV は歩行時の重心速度と高い相関を示した（r= 0.77~0.83）。
ただし、ステップ動作に比較し、ASV の値はバランスの臨床スケールである Berg Balance Scale との相関は乏しかった (r=0.45)。重心速度は歩行速度、特に歩行率によって変化するため、バランス能力以外にも規定因子があることが示唆された。

単⼀係数
2.0

1.5

1.5

1.0

1.0

0.5
0.0
-0.5

0.5
0.0
-0.5

-1.0

-1.0

-1.5

-1.5

-2.0
-4

-3

-2
-1
0
1
2
3
平均: (重心[x](cm)+COGX)/2

4

5

-2.0
-4

-3

-2
-1
0
1
2
3
平均: (重心[x](cm)+COGX)/2

4

Fig. 1. 単一係数モデルと複数係数モデルにおける推測値と実測値のBland-Altman plot の例

IV. おわりに本研究においては、重心の加速度が COG-COP 関係によって制御される仕組みについて、より詳細な検討に取り組んだ。
今後は、歩行時の重心運動と歩容、バランス能力の関係性、①外乱条件（予測条件、反応条件）における COGCOP 関係の検討の継続、②筋活動のパターン、病変のパターンとの関係性についても検討を進め、バランス機能を成り立たせている身体システムの包括的な理解と客観的なデータに基づく decision making、介入方法の検討と効果の評価までを行うことのできる仕組みの構築に取り組む。

C. 外乱時における COG-COP 関係の検討
外乱時の COG-COP 関係の検討のため、健常者 3 名による条件検討を行った。
方法）予測条件および反応条件で測定を実施した。
外乱条件における重心加速度は、予測条件、反応条件ともに、ステップ条件に比較して COG-COP との相関関係が低い傾向がみられた(r=0.03~0.49)。特に前後成分に顕著であった。これは外乱条件においては筋緊張の変化など、慣性モーメントに相当する回転のしやすさの変化

複数係数

2.0

差: 重心[x](cm)-COGX

B. 歩行時における COG-COP 関係の検討（シミュレーション式の係数部分）が大きいと考え、この係数に関して３条件もしくは４条件の変化が外乱時に起こると仮定して重心の軌跡の計算を試みたところ、実際の重心の動きと相関の高い軌跡(r=0.95~0.99)を描くことができた。ただし、差の平均が 1.0 程度の加算誤差を認めており、さらなる検証が必要と考えられた。
平成 30 年度には外乱発生装置の製作も予定しており、さらに患者を対象とした計測を実施するとともに、効率的に最適解を求められるシミュレーションモデルの構築に取り組む。

差: 重心[x](cm)-COGX

均は 0.52±0.27cm, Bland-Altman plot 上において比例誤差を著明に認めた（Fig.1 左: 相関係数 0.74±0.36）。
k は回転のしやすさ（慣性モーメントに相当）に影響を受ける定数であることを考慮すると、単脚支持期と両脚支持期では値が異なる可能性がある。そこで、次に単脚支持期と両脚支持期に分けて定数の設定を仮定し、検討を行った。
そうすると、全例において一つの係数を仮定するよりも当てはまりの良い係数の最適解が求められた。実測値と推測値の相関係数は 0.99±0.01, 差の平均は 0.09±
0.03cm, 差の絶対値の平均は 0.23±0.03cm, 振幅は実測値の 103.8±6.5%であった。症例によって比例誤差が軽度観察されたが、相関係数は-0.13±0.37 と一定した傾向はみられなかった(Fig.1 右)。

REFERENCES
[1]

[2]

[3]

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standing. Neuroscience letters, 422(3), 202-206.

5

C03-5 研究項目の研究成果報告
森岡周

畿央大学健康科学部

Abstract—脳卒中後失行症における身体性の変容を，3 種類の遅延視覚フィードバック検出課題にて評価し，病巣解析を実施することで，失行と身体性変容および病巣との関連を調査した．その結果，失行では感覚フィードバック間の時間的統合は保たれていたが，視覚 - 運動時間的統合の特異的な歪みが認められた．病巣解析は，左下前頭回と左下頭頂小葉が，失行と視覚 - 運動時間的統合の歪みの両方に共通した病巣であることを明らかにした．続いて，脳卒中後片麻痺における多感覚時間的統合機能についても調査した．その結果，麻痺側は，視覚 - 固
有受容覚と視覚 - 運動時間的統合が低下していることを明らかにした．さらに，健常者では，感覚 - 運動時間的統合と運動主
体感には共通する基盤があるものの，運動主体感は，パーソナ
リティーの影響を受けることが示唆された．

III.

研究成果

本年度の具体的成果を以下に３つ挙げ，それぞれ概要を説明する．
A. 脳卒中後失行症における視覚-運動時間的統合の障害: 遅延視覚フィードバック検出課題と Voxel-based
lesion-symptom mapping からの証拠
失行患者と非失行患者に対して，3 種類の遅延視覚フィードバック検出課題を実施し，運動信号を含む多感覚
時間的統合を評価した．Subtraction および Voxel-based
lesion-symptom mapping を実施し，失行と多感覚統合機能および病巣との関連を調査した．

結果として，失行を有する患者では，視覚-触覚，視覚-固有受容覚の時間的統合は保たれていたが，視覚-運
脳卒中後の失行症あるいは片麻痺では，多感覚統合
動時間的統合の歪みを有していた．失行の重症度と視覚（運動指令を含む）の機能不全により，身体性が変容-運動時間的統合の歪みの程度には有意な相関関係があ（身体所有感および運動主体感の障害，異常感覚の惹った．病巣分析は，左前頭-頭頂ネットワーク上の左下起）していることが指摘されている．しかしながら，こ
前頭回および左下頭頂小葉といった病巣が，失行およびれら症候における身体性変容を客観的かつ定量的に捉え， 視覚-運動時間的統合の歪みの両方に有意に関連してい病巣との関連を調査した研究は存在しない．また多感覚ることを明らかにした．
統合機能と身体性には相関関係があることが示唆される
本研究は，左 ventro-dorsal stream 上の左下前頭回およが，その関係は十分に明らかになっていない．
び左下頭頂小葉といった病巣は，失行だけでなく，視覚-運動時間的統合障害を引き起こすことを示した．
II. 目的I.

はじめに

本研究項目の具体的な目的は，脳卒中後失行症および脳卒中後片麻痺における身体性変容を定量的に捉え，病巣との関連を明らかにすることである．また健常者を対象に感覚-運動時間的統合と運動主体感との関連を明らかにすることである．
研究 A では，3 種類の遅延視覚フィードバック検出課
題を使用することで，失行における身体性変容を定量的に 捉 え る こ と を 目 的 と し た ． ま た Subtraction お よ び
Voxel-based lesion-symptom mapping といった病巣分析を実施することで，失行と身体性変容および病巣との関連性を調査することを目的とした．
研究 B では，3 種類の遅延視覚フィードバック検出課
題を用いて，麻痺肢の多感覚統合機能を定量的に捉えることを目的とした．
研究 C では，感覚-運動統合機能と運動主体感，およびパーソナリティーとの関連性を明らかにすることを目的とした．

図 1：Voxel-based lesion-symptom mapping (VLSM)の結果(A) 失行重症度による VLSM の結果. (B) 視覚-運動時間的統合の指標 (遅延検出閾値)による VLSM の結果. (C) 視覚-運動時間的統合の指標(遅延検出確率曲線の勾配)による
VLSM の結果.

B. 脳卒中後片麻痺における多感覚統合の異常C.

本研究では，高次脳機能障害を合併しない 27 名の脳卒中患者における麻痺肢の多感覚統合機能を定量評価した． 具体的には，触覚刺激・他動運動・能動運動に対して 33, 99, 198, 297, 396, 495, 594msec の 7 遅延条件を映像
遅延システム（図 2）を用いて挿入し，映像が遅れているか否かを回答させた．そして，各条件での遅延検出確率のプロットデータをロジスティック曲線に回帰させ，遅延検出確率が 50%になる遅延時間を遅延検出閾値として算出した．

運動主体感は運動指令に相当する感覚フィードバックが得られることによって生成されるため，その機序は多感覚統合プロセスが基盤になる．しかしながら，運動主
体感は極めて私的な体験的意識であり，文脈・信念などのパーソナリティーの影響を受けやすいと考えられている．我々は，これまでの研究で着目してきた多感覚統合
機能と運動主体感との関係を健常成人を対象に調査するとともに，パーソナリティーが両者の関係に影響を及ぼしているのかどうかを分析した．実際には，運動実行‐
視覚フィードバックとの間に時間的遅延を挿入するシス
テムを用いて「視覚‐運動遅延検出閾値」を定量評価して，Agency judgment task (Maeda et al. 2012)を用いて「運動主体感の損失閾値」を定量評価した．

多感覚統合機能と運動主体感との関係

図 2：多感覚統合機能の定量評価のために使用した映像
遅延システム
その結果，麻痺肢の他動運動・能動運動における遅延検出閾値が非麻痺肢よりも有意に高くなっていることが明らかになった（図 3）．

図 4：結果：多感覚統合機能と運動主体感の相違
その結果，運動‐視覚遅延検出と運動主体感の損失との間には 300sec 程度の許容時間が存在することが明らかになった．また，互いの相関関係は自己主体感パーソナリティーによって左右される傾向が見出された．これ
らのことから，多感覚統合機能と運動主体感は共通する基盤を持ちつつも，運動主体感はパーソナリティーにも影響されることが示唆された．
IV.

図 3：脳卒中後片麻痺の多感覚統合機能
他動運動では自己受容感覚‐視覚，能動運動では運動
指令‐視覚との統合に時間的遅延が挿入されていることを考慮すると，脳卒中後に生じる片麻痺では感覚統合および運動生成プロセスともに歪んでいると解釈することができる．本研究では，我々がこれまで対象にしていた失行症では運動生成プロセスが歪んでいたという結果に対して，脳卒中後片麻痺では広範な多感覚統合異常を認めるという特徴を見出すことができた．

おわりに脳卒中後失行では，感覚-運動統合の特異的障害が，脳卒中後片麻痺では，感覚-感覚統合，感覚-運動統合障害が生じていることを明らかにした．感覚-運動統合と運動主体感，そしてパーソナリティーとの関連性を示した．今後，感覚-運動統合を促進する介入や運動主体感を増加させる介入の運動機能の改善効果を調査する．
REFERENCES
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2017 年度
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活動報告リスト

日時：2/7/2017
場所：ネット会議
名称：A01-C01 研究打ち合わせ
内容：研究進捗の確認と今後の検討課題について議論した
日時：2/9/2017
場所：日本記者クラブ（日本プレスセンター9F）
名称：第 224 回生命科学フォーラムにおける講演
内容：報道関係者のみを対象としたセミナーで講演し，議論を行った
日時：2/15/2017
場所：千葉県市原市立辰巳台中学校
名称：講演
内容：千葉県市原市立辰巳台中学校「先輩に学ぶ」という企画において「研究する」ということ-ロボットの研究を通じて-という題名で講演を行い，その中で身体性システム科学について説明した
日時：2/20/2017
場所：東大本郷 14 号館 713 室
名称：SoS 研究会
内容：互いに研究，実験の進捗の報告を行い，今後の研究課題についての議論を行った
日時：2/25/2017
場所：慶應義塾大学信濃町キャンパス東館講堂
名称：第 25 回高度先進リハビリテーション医学研究会における講演
内容：脳内身体表現の変容機能の理解と制御―脳科学，システム工学，リハビリテーション医学の融合という題目で講演した
日時：2/25/2017
場所：東京女子医大
名称：歩行分析研究会会議
内容：歩行分析研究会の運営会議
日時：3/26/2017
場所：富良野市
名称：北海道中学校バレーボール選抜大会指導者講習会
内容：北海道バレーボール指導者に対する講演会（スポーツ医学）
日時：4/24/2017
場所：旭川リハビリテーション病院
名称：C03-3 研究打ち合わせ
内容：研究方針の確認，議論。また，実験環境の確認。
日時：5/17/2017
場所：中国華南理工大学
名称：講演
内容：Introduction and Overview of Embodied-Brain Systems Science と題して講演した
日時：5/17/2017
場所：中国広東工業大学
名称：講演
内容：Robotics and human research in mobile robotics lab と題して講演した
日時：5/17/2017
場所：JISS
名称：全日本女子バレーボール選手メディカルチェック
内容：全日本に選考された選手の，年度初めの体調チェック
日時：5/22/2017
場所：東大本郷 14 号館 330 室
名称：SoS 研究会
内容：互いに研究，実験の進捗の報告を行い，今後の研究課題についての議論を行った
日時：5/26/2017
場所：旭川リハビリテーション病院
名称：C3-3 研究打ち合わせ
内容：今後の研究実施計画について検討した
日時：6/12/2017
場所：北海道科学大学
名称：動作解析データ取得
内容：バレーボール選手 約 12 名の三次元動作解析装置と床反力計でのデータ取得
日時：6/14/2017

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場所：近畿大学医学部研究棟 6 階会議室
名称：国際活動支援班招聘セミナー
内容：国際活動支援班の一環で招聘したパリ・ディドロ大学兼フランス国立科学研究センター教授、
Marc A. Maier 博士が、「Manual dexterity in stroke and schizophrenia」と題して講演を行った
日時：6/19/2017
場所：羽幌町
名称：中学校養護教諭勉強会
内容：養護教諭に対し，スポーツの怪我の処置，テーピング講習
日時：6/20/2017
場所：国立精神神経医療センター 研修棟講師控え室
名称：A01 班、A03-4 班、B01 班研究打ち合わせ
内容：運動主体感の共同研究について、研究結果について議論し、今後の研究方針を明らかにした
日時：6/20/2017
場所：NCNP
名称：研究打合せ
内容：Stroke プロジェクトの今後の予定について議論した
日時：6/20/2017
場所：国立精神・神経医療研究センター
名称：第 5 回領域全体会議
内容：現状報告を行い，今後の実験，解析方針等について議論した
日時：6/23/2017
場所：旭川リハビリテーション病院
名称：C3-3 研究打ち合わせ
内容：MRI を使用した検証実験を行い，実験方法や課題について議論した
日時：7/1/2017
場所：東京農工大学 10 号館 405 室
名称：SoA の数理と実証に関するミーティング
内容：研究進捗の確認と，今後の検討課題について議論した
日時：7/6/2017
場所：産業技術総合研究所 臨海副都心センター本館３階
名称：手動作の計測解析技術に関する情報共有・検討
内容：手の運動計測全般および産業技術総合研究所で開発中のデジタルヒューマンソフトウェア
DhaibaWorks による運動解析方法についての情報提供を行い，運動データの解析手法に関し議論を行った
日時：7/7/2017
場所：旭川リハビリテーション病院
名称：C3-3 研究打ち合わせ
内容：実験を行い，解析方法や実施の継続内容について議論した
日時：7/10/2017
場所：東京農工大 10 号館 413 室
名称：尾崎班・近藤・矢野班ミーティング
内容：尾崎班の感覚刺激技術と，近藤・矢野班の実験および数理研究の共同研究に向けて，互いの情報交換と議論を行った
日時：7/15/2017
場所：旭川市フィール
名称：健康弱者講演会
内容：市民公開講座 障がい者スポーツ講演会
日時：7/16/2017
場所：香港
名称：ワールドグランプリ
内容：全日本女子バレーボールの国際大会帯同 チームドクター
日時：7/24/2017
場所：NCNP
名称：研究打合せ
内容：今後の共同研究に関する議論を行った
日時：7/26/2017
場所：東大本郷 14 号館 330 室
名称：SoS 研究会
内容：研究進捗の確認と今後の検討課題について議論した．特にミラーセラピーの可能性について議論が行われた
日時：7/26/2017
場所：杏林大学統合生理学教室

名称：研究ミーティング
内容：四肢切断患者を対象にした研究について議論を行った
30 日時：8/9/2017
場所：NCNP
名称：研究打合せ
内容：脳卒中患者の筋シナジー解析方法について議論した
31 日時：8/10/2017
場所：旭川リハビリテーション病院
名称：C3-3 研究打ち合わせ
内容：検証実験を行い，現状の課題点を確認し，解決方法について議論した
32 日時：8/17/2017
場所：札幌医科大学
名称：C03−3 研究打ち合わせ
内容：互いの研究進捗を確認し，今後のデータ解析方針やデータ取得に関する課題について議論した
33 日時：8/24/2017
場所：中京大学八事キャンパス
名称：A01 項目研究打合せ
内容：共同研究進捗の確認と今後の検討課題について議論した
34 日時：8/24/2017
場所：近畿大学医学部研究棟 613 号室
名称：A01, A02-2 共同研究
内容：サルを用いた共同実験の実施
35 日時：8/25/2017
場所：茨城県立医療大学
名称：研究打ち合わせ
内容：今後の共同研究に関する検討課題について議論した
36 日時：8/25/2017
場所：茨城県立医療大学講義棟 112 号室
名称：茨城県立医療大学第 2 回先端ニューロリハビリテーションセミナーにおける講演
内容：茨城県立医療大学第 2 回先端ニューロリハビリテーションセミナーにおいて講演を行った- 太田 順（invited lecture）：新学術領域・身体性システム概要説明- 千葉龍介（invited lecture）：ヒトの感覚と姿勢制御- 四津有人（topics）：先天性無痛症の歩行障害へのアプローチ
37 日時：8/25/2017
場所：近畿大学医学部研究棟 6 階会議室
名称：A02-2, B02 班共同研究打合せ
内容：研究進捗の確認と今後の課題について議論した
38 日時：8/30/2017
場所：東北大学医学部 6 号館 1 階講堂
名称：C 班会議
内容：公募班と計画研究との班間連携に関する議論
39 日時：9/3/2017
場所：名古屋
名称：グラチャン（全日本女子バレーボール）
内容：全日本女子バレーボールの選手診察
40 日時：9/6/2017
場所：CiNet
名称：班間連研共同研究プレ実験
内容：A.B,C 班間連研共同研究 名大長谷川先生が開発した指受動運動装置を使ったプレ実験を実施
41 日時：9/11/2017
場所：東京医科歯科大学 MD タワー23 階 共用セミナー室２
名称：B03-4 研究打ち合わせ
内容：小児の手機能診断に資する特性情報の計測手法を検討するワークショップを通じて，小児の手機能の低下とその診断方法について小児科医より情報共有をいただいた
42 日時：10/1/2017
場所：東京
名称：全日本ドクターミーティング
内容：日本バレーボール協会に属するメディカルスタッフによる会議
43 日時：10/4/2017
場所：東京工業大学
名称：A02-2, B02 項目共同研究打合せ
内容：今後の共同研究の課題について議論した

44 日時：10/14/2017
場所：慶應義塾大学三田キャンパス・南校舎ホール
名称：A03-B01 研究打ち合わせ
内容：運動主体感 Keio Method の解析について進捗情報を共有した
45 日時：10/14/2017
場所：山形国際ホテル
名称：日本ボバース研究会東北ブロック症例検討会
内容：日本ボバース研究会東北ブロックに所属する療法士約 150 名を対象に、「身体図式と脳内活動という招待講演を行った
46 日時：10/19/2017
場所：岩見沢市
名称：中学校養護教諭勉強会
内容：養護教諭に対し，学校で生じやすい怪我の話
47 日時：12/3/2017
場所：山梨県甲府市 アピオ甲府
名称：第 2 回山梨県リハビリテーション専門職合同学術大会
内容：第 2 回山梨県リハビリテーション専門職合同学術大会にて、「自己受容感覚から形成される脳内身体表現」という特別講演を、理学、作業、言語聴覚療法士約 400 名を対象として行った
48 日時：12/4/2017
場所：名古屋大学理学南館１階セミナー室（107 室）
名称：B 班会議
内容：B01 矢野史朗先生，B02 藤木聡一朗先生から最新の研究成果についてそれぞれ話題提供頂き，脳内身体表現の数理モデル化とその変容ダイナミクスに関する総合討論を行った
49 日時：12/15/2017
場所：慶應大学病院
名称：身体意識ミーティング
内容：執筆中論文の内容確認
50 日時：12/21/2017
場所：明治大学理工学部嶋田研究室
名称：共同研究打ち合わせ
内容：共同研究の実験データについて議論を行った
51 日時：12/21/2017
場所：明治大学理工学部認知脳科学研究室
名称：共同研究(A01,C03-5)打ち合わせ
内容：共同研究進捗状況の確認と今後の方針について議論した
52 日時：12/23/2017
場所：東京大学法文２号館
名称：A01-1, A03-4 班共同研究打ち合わせ
内容：運動主体感の共同研究について、統計学的検討及び rsMRI による connectivity network について議論し、今後の研究方針を明らかにした
53 日時：1/17/2018
場所：工学院大学新宿キャンパス
名称：日本視覚学会 2018 年冬季大会・大会企画シンポジウム
内容：日本視覚学会 2018 年冬季大会において、「身体意識の理解に向けて」と題するシンポジウムを企画し、東大の今水先生（A01 班）、慶應大の前田先生（A01 班）、CiNet の池上先生に最近の成果をご紹介いただき、身体意識の脳内機構について議論した
54 日時：1/22/2018
場所：Cinet 大会議室
名称：A・C 合同班会議
内容：「頭頂葉と失行」という限定したトピックで現状での理解と今後の問題点について議論を行った
55 日時：1/27/2018
場所：札幌医療リハビリ専門学校
名称：日本ボバース研究会 北海道ブロック 第 15 回症例発表会での講演
内容：日本ボバース研究会 北海道ブロック 第 15 回症例発表会に参加し、「自己受容感覚から形成される脳内身体表現とその発達」という講演を行った。引き続き、症例報告会にも参加し、身体図式のゆがみによる歩行困難患者のリハなどについて、コメントしたH29 年度 研究業績リスト
学術論文（英文誌）
1.

J. Confais, G. Kim, S. Tomatsu, T. Takei, and K. Seki
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The influence of performance on action-Effect integration in sense of agency
Consciousness and Cognition 2017 Vol. 53, pp. 89‒98
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Measurement of the perception of control during continuous movement using electroencephalography
Frontiers in Human Neuroscience 2017 Vol. 11, No. 392
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Neural basis for hand muscle synergies in the primate spinal cord
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Late-onset hypersensitivity after a lesion in the ventral posterolateral nucleus of the thalamus: A macaque model of central
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PNAS 2017 Vol.114, No.32, pp.8643-8648
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A biopsy-proven case of Epstein-Barr virus (EBV)-associated vasculitis of central nervous system
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World Neurosurgery 2017 Vol.97, pp.123-131
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Long-term outcome and neuroradiologic changes after multiple hippocampal transection combined with multiple subpial
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Risk factors for neurological worsening and symptomatic watershed infarction in internal carotid artery aneurysm treatedby extracranial-intracranial bypass using radial artery graft
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J Neurosurgery 2016 Vol.125,No.6,pp.1580-1588
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Decoding of finger movement in humans using synergy of EEG cortical current signals
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Empirical evaluation of voluntarily activatable muscle synergies
Frontiers in Computational Neuroscience 2017 Vol. 11, e82
19. A. Yamashita, S. Hayasaka, M. Kawato, and H. Imamizu
Connectivity neurofeedback training can differentially change functional connectivity and cognitive performance
Cerebral Cortex 2017 Vol. 27, No. 10, pp. 4960-4970
20. Naito E, Morita T, Saito DN, Ban M, Shimada K, Okamoto Y, Kosaka H, Okazawa H, and Asada M
Development of right-hemispheric dominance of inferior parietal lobule in proprioceptive illusion task
Cerebral Cortex 2017 27: 5385-5397
21. A. Sharott, F. Vinciati, K. C. Nakamura, P. J. Magill
A population of indirect pathway striatal projection neurons Is selectively entrained to Parkinsonian beta oscillations
Journal of Neuroscience 2017 Vol. 37, No. 41, pp. 9977-9998
22. D. Hirai, K. C. Nakamura, K. Shibata, T. Tanaka, H. Hioki, T. Kaneko, T. Furuta
Shaping somatosensory responses in awake rats: cortical modulation of thalamic neurons
Brain Structure and Function 2017 in press
23. Kosuke Kitahara, Yoshikatsu Hayashi, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
Target-directed Motor Imagery of the Lower Limb Enhances Event-related Desynchronization
PLoS ONE 2017 12(9): e0184245.
24. Nobusako S, Nishi Y, Nishi Y, Shuto T, Asano D, Osumi M, Morioka S
Transcranial Direct Current Stimulation of the Temporoparietal Junction and Inferior Frontal Cortex Improves ImitationInhibition and Perspective-Taking with no Effect on the Autism-Spectrum Quotient Score.
Frontiers in Behavioral Neuroscience 2017 Vol.09
25. Imai R, Osumi M, Ishigaki T, Morioka S
The influence of trait anxiety and illusory kinesthesia on pain threshold.
J Phys Ther Sci 2017 Vol.29, No.7, pp.1236-1241
26. Tanaka Y, Nishi Y, Nishi Y, Osumi M, Morioka S
Uncovering the influence of social skills and psychosociological factors on pain sensitivity using structural equation
modeling.
Journal of Pain Research 2017 Vol. 10, pp. 2223-2231
27. Imai R, Osumi M, Ishigaki T, Kodama T, Shimada S, Morioka S
Effects of illusory kinesthesia by tendon vibratory stimulation on the postoperative neural activities of distal radius fracture
patients.
Neuroreport 2017 Vol. 28, No.17, pp. 1144-1149
28. Osumi M, Nobusako S, Zama T, Taniguchi M, Shimada S, Morioka S
Sensorimotor incongruence alters limb perception and movement
Hum Mov Sci 2017 Vol. 9457, No. 17, pp. 30639-30645
29. Kapeller C, Kamada K, Ogawa H, Prueckl R, Otal B. Guger C
Cortico-cortical potentials mapping of the face recognition network.
Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 2017 10(2), pp.512
30. Ota N, Tanikawa R,Yoshikane T, Miyama M, Miyazaki T, Kinoshita Y,Matsukawa H, Yanagisawa T,Sakakibara F, Suzuki
G, Saito N, Miyata S,Noda K, Tsuboi T,Takeda R,Kamiyama H,Tokuda S, Kamada K
Surgical Microanatomy of the Posterior Condylar Emissary Vein and its Anatomical Variations for the Transcondylar Fossa
Approach
Operative Neurosurgery 2017 Vol.13, No.3, pp.382-391
31. Ota N, Tanikawa R, Miyama M, Miyazaki T, Kinoshita Y, Matsukawa H, Sakakibara F, Saito N, Miyata S,
Noda K, Tsuboi T, Kamiyama H, Tokuda S, Kamada K
A Contralateral Transcondylar Fossa Approach with Bilateral V3 Segment Exposure for Repairing Complex Vertebral
Artery Aneurysms
World Neurosurgery 2017 Vol.99, pp.340-347
32. Ota N, Matsukawa H,Kamiyama H,Tsuboi T,Noda K,Hashimoto A, Miyazaki T,Kinoshita Y,Saito
N,Tokuda S,Kamada K,Tanikawa R
Preventing Cerebral Vasospasm After Aneurysmal Subarachnoid Hemorrhage with Aggressive Cisternal Clot Removal andNicardipine
World Neurosurgery 2017 Vol.107, pp.630-640
33. T. Funato, Y. Sato, S. Fujiki, Y. Sato, S. Aoi, K. Tsuchiya, and D.Yanagihara
Postural control during quiet bipedal standing in rats
PLoS One 2017 12(12): e0189248
34. A. Mejia Tobar, R. Hyoudou, K. Kita, T. Nakamura, H. Kambara, Y. Ogata, T. Hanakawa, Y. Koike, andN. Yoshimura
Decoding of ankle flexion and extension from cortical current sources estimated from non-invasive brain activity recording
methods
Frontiers in Neuroscience 2018 Vol. 11, Article 733, pp. 1-12
35. S. Shibuya, S. Unenaka, T. Zama, S. Shimada and Y. Ohki
Spontaneous imitative movements induced by an illusory embodied fake hand
Neuropsychologia 2018 accepted
36. Asai, T.
Know thy agency in predictive coding: Meta-monitoring over forward modeling.
Consciousness and Cognition 2017 51, 82-99.
37. Kondo, H. M., Farkas, D., Denham, S., Asai, T., & Winkler, I.
Auditory multistability and neurotransmitter concentrations in the human brain.
Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences 2017 372(1714).
38. Imaizumi, S., & Asai, T.
My action lasts longer: Potential link between subjective time and agency during voluntary action.
Consciousness and Cognition 2017 51, 243-257.
39. Kanayama, N., Asai, T., Nakao, T., Makita, K., Kozuma, R., Uyama, T., Yamane, T., Kadota, H., &Yamawaki, S.
Subjectivity of the Anomalous Sense of Self is Represented in Gray Matter Volume in the Brain.
Frontiers in Human Neuroscience 2017 11, 232.
40. Imaizumi, S., Asai, T., & Koyama, S.
Agency over phantom limb enhanced by short-term mirror therapy.
Frontiers in Human Neuroscience 2017 11, 483.
41.Ujiie, Y., Asai, T. & Wakabayashi, A.
Individual Differences and the Effect of Face Configuration Contexts in the McGurk Effect.
Experimental Brain Research. 2018 in press
42. N.S. Meraz, M. Sobajima, T. Aoyama and Y. Hasegawa
Modification of body schema by use of extra robotic thumb
ROBOMECH Journal 2018 Vol. 5
43. Ookawa S, Enatsu R, Kanno A, Ochi S, Akiyama Y, Kobayashi T, Yamao Y, Kikuchi T, Matsumoto R,
Kunieda T, Mikuni N.
Frontal fibers connecting the superior frontal gyrus to Brocaʼs area: A cortico-cortical evoked potential study.
World Neurosurgery 2017 vol.107 pp.239-248
44. Kobayashi K, Matsumoto R(CA), Matsuhashi M, Usami K, Shimotake A, Kunieda T, Kikuchi T, Yoshida
K, Mikuni N, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A
High frequency activity overriding cortico-cortical evoked potentials reflects altered excitability in the human epileptic
focus
Clinical Neurophysiology 2017 Vol.128, pp.1673-1681
45. Usami K, Matsumoto R(CA), Kobayashi K, Hitomi T, Matsuhashi M, Shimotake A, Kikuchi T, Yoshida
K, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A.
Phasic REM transiently approaches wakefulness in the human cortex - a single-pulse electrical stimulation study
Sleep 2017 Vol. 128, No.9, pp. 1673-1681
46. Yamao Y, Suzuki K, Kunieda T, Matsumoto R, Arawaka Y, Nakae T, Nishida S, Inano R, Shibata S,
Shimotake A, T Kikuchi, Sawamoto N, Mikuni N, Ikeda A, Fukuyama H, Miyamoto S.
Clinical impact of intraoperative CCEP monitoring in evaluating the dorsal language white matter pathway
Human Brain Mapping 2017 Vol.38, No. 4, pp.1977-1991
47. Fujiwara Y, Matsumoto R , Nakae T, Usami K, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T,
Miyamoto S, Mima T, Ikeda A, Osu R
Neural pattern similarity between contra- and ipsilateral movements in high-frequency band of human electrocorticograms
Neuroimage 2017 Vol.147, No. 15, pp. 302-313
48. K Suzuki, T.Aoyagi and K. Kitano
Bayesian estimation of phase dynamics based on partially sampled spikes generated by realistic model neurons
Frontiers in Computational Neuroscience 2018 vol.11, 116
49. T. Onojima, T. Goto, H. Mizuhara and T. Aoyagi
A dynamical systems approach for estimating phase interactions between rhythms of different frequencies fromexperimental data
PLOS Computational Biology 2018 Vol.14, No.1, e1005928
50. Ishigaki T, Imai R, Morioka S
Association between Unintentional Interpersonal Postural Coordination Produced by Interpersonal Light Touch and theIntensity of Social Relationship
Frontiers in Psychology 2017 Vol. 8, No.1993
51. Y.Takeuchi, H. Osaki, Y. Yagasaki, Y. Katayama, M. Miyata
Afferent fiber remodeling in the somatosensory thalamus of mice as a neural basis of somatotopic reorganization in thebrain and ectopic mechanical hypersensitivity after peripheral sensory nerve injury
eNeuro 2017 Vol. 4, No. 2, pp.0345-16
52. K. Min, M. Iwamoto, S. Kakei, H. Kimpara
Muscle synergy-driven robust motion control
Neural Computation 2018 Vol. 30, pp1-28
53. N. Shimoda, J. Lee, M. Kodama, S. Kakei, Y. Masakado
Quantitative evaluation of age-related decline in control of programmed movement.
PLoS ONE 2017 12(11):e0188657. doi: 10.1371/journal.pone.0188657.
54. T. Zama, Y. Takahashi, and S. Shimada
The effects of trajectory and endpoint errors in a reaching movement on the sense of agency
Psychology 2017 Vol. 8, No. 14, pp. 2321-2332
55. Morita T, Saito DN, Ban M, Shimada K, Okamoto Y, Kosaka H, Okazawa H, Asada M, Naito E
Self-face recognition begins to share active region in right inferior parietal lobule with proprioceptive
illusion during adolescence
Cerebral Cortex 2018 in press
56. Schalk G, Kapeller C, Guger C, Ogawa H, Hiroshima S, Lafer-Sousa R, Saygin Z M, Kamada K,
Kanwisher N
Facephenes and Rainbows: Causal Evidence for Functional and Anatomical Specificity of Face and Color Processing in the
Human Brain
PNAS 2017 Vol.114,No.46,pp12285-12290114(46):12285-12290
57. T. Zama, Y. Takahashi, S. Shimada
The Effects of Trajectory and Endpoint Errors in a Reaching Movement on the Sense of Agency
Psychology 2017 Vol.8, No. 14, pp.2321-2332
58. W. Wen, and P. Haggard
Control changes the way we look at the world
Journal of Cognitive Neuroscience 2018 in press
59. Huang,Zhifeng, Lin,Chingszu, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro,
Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki & Ota,Jun.
Robot patient design to simulate various patients for transfer training
IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2017 22(5), 2079-2090
60. Soo,Yewguan, Sugi,Masao, Yokoi,Hiroshi, Arai,Tamio Kato,Ryu, & Ota,Jun.
Quantification of muscle fatigue using surface electromyography for isometric handgrip task
Journal of Telecommunication Electronic and Computer Engineering 2017 9(3), 205-209
61. Huang,Zhifeng, Lin,Chingszu, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro,
Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki & Ota,Jun.
Impact of using a robot patient for nursing skill training in patient transfer
IEEE Transactions on Learning Technologies 2017 10(3), 355-366

学術論文（和文誌）
1.

露口尚弘、鎌田恭輔
体性感覚誘発磁場(SEF)
CLINICAL NEUROSCIENCE 2017 Vol.25, No.(2) pp210-214
2. 内藤栄一
脳科学からみた脳内身体表現への介入
計測と制御 特集「身体性システム科学の展開」 2017 56(3):169-174
3. 今水 寛感覚-運動記憶のメカニズム: 脳機能画像からのアプローチ
計測と制御 2017 Vol. 56, No. 3, pp. 187-92
4. 今水 寛安静時の脳活動から記憶力トレーニングの結果を予測する
東京大学文学部次世代人文学開発センター研究紀要・文化交流研究 2017
5. 岩村 吉晃
タッチの階層仮説
BRAIN and NERVE 2017 Vol. 69, No. 4, 313-325
6. 露口尚弘、鎌田恭輔
てんかんと PET
CLINICAL NEUROSCIENCE 2017 Vol.35, No.7, pp.844-848
7. 桐山健司、鎌田恭輔
人工血管を用いて再建を行った高齢者頚動脈感染性動脈瘤の 1 例
脳卒中の外科 2017 Vol.45, No.5, pp.398-402

Vol. 30, pp. 29-35

8.

露口尚弘、鎌田恭輔
体性感覚誘発磁場(SEF)
CLINICAL NEUROSCIENCE 2017 Vol.35, No.2, pp210-214
9. 鎌田恭輔、田村有希恵
リアルタイム CCEP 解析ソフトウエアの開発
臨床神経生理学 2017 Vol.45, No.2, pp.102-109
10. 今井亮太，森岡 周
痛みを慢性化させる心理的要因
体育の科学 2017 Vol.67, No.12, pp.851-856
11. 今井亮太，森岡 周
痛みを慢性化させる心理的要因
体育の科学 2017 Vol.67, No.11, pp781-786
12. 大住倫弘，今井亮太，片山 脩，佐藤剛介，森岡 周
慢性疼痛の対処とリハビリテーション
体育の科学 2018 Vol.68, No.1, 55-60
13. 森岡 周
人としての社会参加の意義 人類学および神経科学からの洞察
地域リハビリテーション 2018 Vol. 13, No.1, pp61-65
14. 森岡 周
不動による痛みをどう予防するか－身体・運動イメージ障害に対するアプローチを中心に－
ペインクリニック 2017 Vol.38, No.5, pp590-600
15. 森岡 周
理学療法における脳科学と運動学習理論の応用
理学療法 2017 Vol.34, No.5, pp388-395
16. 森岡 周
半側空間無視のメカニズム
理学療法ジャーナル 2017 Vol.51, No.10, pp855-863
17. 森岡 周
慢性痛の脳内メカニズム
体育の科学 2017 Vol.67, No.8, pp573-578
18. 筧, 石川, 李, 三苫
基底核と小脳ーその相違と連関：ループ機能 小脳の誤差補正
Clinical Neuroscience, 月刊 臨床神経科学 2017 Vol.35, No1, pp.55-59
19. 松宮, 佐藤, 塩入
サッカード変位抑制におけるブランク効果とランドマーク効果の比較 –信号検出理論による分析電子情報通信学会技術研究報告（ヒューマン情報処理） 2017 Vol.117, No. 259, HIP2017-71,
pp.65-68
20. 坂井, 羽鳥, 方, 松宮, 栗木, 塩入, Whitney
継時刺激効果に対する頭部方向の影響
電子情報通信学会技術研究報告（ヒューマン情報処理） 2017 Vol.117, No. 375, HIP2017-90,
pp.35-38
21. 鬼沢, 松宮, 羽生
ストカスティック演算に基づく省エネルギー脳型 LSI 設計技術
IEICE Fundamentals Review 2017 Vol. 11, No. 1, 28-39
22. 松宮European Conference on Eye Movements 参加報告
VISION 2017 Vol. 29, No. 4, 145-147
23. 嵯峨健広,鎌田恭輔
術中脳灌流画像の新展開
Annual Review 神経 2018 2018 pp.82-88
24. 粕谷美里・森下壮一郎・姜銀来・杉正夫・横井浩史
麻痺者上肢運動再建のための多点表面電極システムを用いた電気刺激における電極パターン探索手法の開発
生体医工学 2018 掲載決定

国際会議 講演・発表
1.

J. OtaIntroduction and overview of embodied-brain systems science
8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2017)
Sapporo, Japan 2017
2. K. Seki
Sensory gating and presynaptic inhibition during voluntary movement
Society for the Neural Control of Movement 2017 Dublin, IRELAND 2017
3. Kamada K
Super-passive language mapping combining real-time oscillation analysis with coortico-cortical evoked potentials forawake craniotomy
神経オシレーションカンファレンス 京都 2015
4. Hiroshima S, Kamada K
Examination of trigeminal neuralgia which did not improve by microvascular decompression
5Th Mt. Bandai and Panpacific Joint Neurosurgical Convention 2016
Phnom Penh, Cambodia 2016
5. R. Ohata,T. Asai, H. Kadota, H. Shigemasu, K. Ogawa, and H. Imamizu
Decoding self-other action attribution in the sensorimotor and the parietal cortices
Organization for Human Brain Mapping 2017 Annual Meeting (OHBM 2017)
Vancouver, Canada 2017
6. H. Imamizu, C. Cai, T. Asai, and R. Ohata
Brain mechanisms underlying self-other action attribution
The 44th Naito Conference on Decision Making in the Brain --- Motivation, Prediction, and Learning Chateraise
Gateaux Kingdom Sapporo, Japan 2017
7. Imai R, Osumi M, Ishigaki T, Morioka S
Relationship between pain and hesitation of movement initiation in acute phase after surgery
The 10th Congress of the European Pain Federation EFIC® Copenhagen 20178. Katayama O, Osumi M, Nishi Y, Takamura Y, Kodama T，Morioka S
The influence of sensorimotor incongruence on dysesthesia and motor control
The 10th Congress of the European Pain Federation EFIC® Copenhagen 2017
9. Kamada K
Important factorts of Microscope for CVD surgery
2017 AANS LA,USA 2017
10. Kamada K, Tamura Y
Super-passive mapping for language-related functions during awake craniotomy
Biomagnetic Sendai 2017 Sendai 201711.Tsuyuguchi N, Kamada K
Is it possible to detect high-frequency oscillation: HFO by clinical magnetoencephalogram: MEG under ordinary
measurement condition?
Biomagnetic Sendai 2017 Sendai 2017
12. Kamada K
Recent trends of AVM treatment
2017 PCCVD 上海,中国 2017
13. Kamada K
Clipping of posterior fossa Aneurysms using multi-spectrum florescence video
2017 PCCVD 上海,中国 2017
14. Kamada K
Clinical Impact of real-time mapping and decoding for brain signals. -CortiQ>RecoveriX, Concept of mindBEAGLE38th EMBC Workshops & Tutorials Jeju,Korea 2017
15. Kamada K
Rehabilitation with recoveriX and fMRI evaluation for acute stroke patients: clinical impact and pitfalls
recoveriX & mindBEAGLE conference 2017 Graz,Austria 2017
16. Wada H,Kamada kResults of treatment strategy with 2mm balloon for symptomatic intracranial arterial stenosis
14th WFITN 2017 Congress Budapest,Hungary 2017
17. Kamada K
Cerebravascular surgery in posterior fossa using anatomical and quantitative florescence angiography
2017Huashan International Neurosurgical Conference 上海,中国 2017
18. Kamada K
Passive mapping and network analysis with ECoG
13th International Workshop on Advances in Electrocorticography Washington,DC,USA 201719. Kamada K
Disconnection of the pathological connectome for multifocal epilepsy surgery
American Epilepsy Society, 2017 Washington,DC,USA 201720.安栄良悟、⽥村有希恵、⼩川博司、広島 覚、鎌⽥恭輔
神経膠腫に対する maximal safe resection の検討
第 22 回⽇本脳腫瘍の外科学会 ⿅児島 2017
21. Kamada K,Tamura Y,Ogawa H,Anei R
Novel passive language mapping with mild awake state for tumor surgery
第 7 回⽇本インド脳神経外科会議 Osaka 201622. S. Unenaka, S. Shibuya, T. Zama, S. Shimada and Y. Ohki
Movement back projection during observation of an illusory embodied hand: Evidence by EEG mu-rhythm
Society for Neuroscience 2017 Washington, USA 201723. Matsumoto R, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Ikeda A.
Subdural recording in epilepsy. M08C: Clinical Neurophysiology ‒ Invasive studies
23rd World Congress of Neurology, Kyoto, Japan 201724. Matsumoto R, Usami K, Kikuchi T, Yoshida K, Ikeda A.
Neural basis of altered consciousness during sleep: insights from effective connectivity and induced high gamma activities.
Problems of Consciousness and Neuropsychiatric Disorders and Network Disease Roundtable 1: Consciousness andMultiple Levels of Non
International Symposium: Neural Oscillation Conference 2017 Tokyo, japan 2017
25. M Togo, R Matsumoto1, H Takeyama, K Kobayashi, K Usami, T Nakae, A Shimotake, T Kikchi,
K Yoshida, T Kunieda, S Miyamoto, R Takahashi, A Ikeda
Functional connectivity from medial and dorsal parietal areas: a cortico-cortical evoked potential (CCEP) study
Society for Neuroscience 2017 Washington D.C, USA 201726. S. Togo and H. Imamizu
Experimental evaluation of voluntarily activatable muscle synergies
Society for Neuroscience 2017 Washington DC, USA. 2017
27. T. Asai and H. Imamizu
Normal aging in resting-state brain networks: Toward a connectivity-neurofeedback for the declined metacognition inelderly people
Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference (rtFIN2017) Nara, Japan 2017
28. R. Ohata, T. Asai, H. Kadota, H. Shigemasu, K. Ogawa, and H. Imamizu
Decoding self-other action attribution in the sensorimotor and the parietal cortices
Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference (rtFIN2017) Nara, Japan 2017
29. A. Takai, T. Noda, G. Lisi, T. Teramae, H. Imamizu, and J. Morimot
The differences in motor performances between sensorimotor area activities of pre- and during passive guidanceReal-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference (rtFIN2017) Nara, Japan 201730. M. Tanaka, T. Asai, H. Imamizu, and R. Ohata
Sense of agency altered by cognitive intervention affects motor control
Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference (rtFIN2017) Nara, Japan 201731. S. Chiyohara, J. Furukawa, J. Morimoto, and H. Imamizu
Proprioceptive Gain Affects Motor Learning
Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference (rtFIN2017) Nara, Japan 201732. Osaki Hironobu, Ueta Yoshifumi, Miyata Mariko
Dysgranular area in somatosensory cortex of mice represents nociceptive information
Society for neuroscience 2017 Washington, DC, United States 2017
33. Hirotaka Yoshida, Takeru Honda, Jongho Lee, Shiro Yano, Shinji Kakei, and Toshiyuki Kondo
Development of a System for Quantitative Evaluation of Motor Function Using Kinect v2 Sensor
2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016) Nagoya, Japan 201634. Shiro Yano, Hiroshi Imamizu, Toshiyuki Kondo, Takaki Maeda
Learning process and Sense of Agency:Bayesian Learning or Not
2016 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016) Nagoya, Japan2016
35. Kosuke Kitahara, Yoshikatsu Hayashi, Toshiyuki Kondo and Shiro Yano
Sound imagery contributes to foot Mi-based BCI even through it does not influence on the sensorimotor rhythms
2016 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA) Jeju, South
Korea 2016
36. Megumi Miyashita, Ryo Hirotani, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
Experiment of Reinforcement Learning with Extremum Seeking
The 2017 6th ICT International Student Project Conference (ICT-ISPC2017) Malaysia 201737. Tran Nguyen Bao, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
Muscle Synergy Analysos in Darts Throwing
The 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS) Jeju,

South Korea 201738. Hiroki Imura, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
Sequential Movement Has Equivalent Generalization Ability to Discrete Movement in Force Field Motor Learning
International Neurorehabilitation Symposium (INRS 2017) London, UK 201739. Shin Nagamine, Akira Ishii, Shiro Yano, Toshiyuki Kondo
Approach towards reduction of phantom limb pain using immersive virtual reality system
International Neurorehabilitation Symposium (INRS 2017) London, UK 2017
40. Megumi Miyashita, Ryo Hirotani, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
Direct Policy Search with Extremum Seeking
SICE Annual Conference 2017 Kanazawa, Japan 201741. Hirotaka Yoshida, Takeru Honda, Arito Yozu, Jongho Lee, Shinji Kakei, and Toshiyuki Kondo
Age effects on smooth pursuit arm movement
Society for Neuroscience 2017 Annual Meeting Washington D.C., USA. 201742. Eiko Matsuda, Daichi Misawa, Shiro Yano, and Toshiyuki Kondo
Olfactory Cues to Enhance Simultaneous Motor Learning in Opposing Force Fields
IEEE 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2017) Nagoya, Japan2017
43. K. Matsumiya
Bodily awareness and the coding of visual space
RIEC International Symposium Tohoku University, Japan 201744. Nonomura, M., Tseng, C.H., Matsumiya, K., Kuriki, I., Shioiri, S.
Shift of visual attention to the illusory hand location
The 13th Asia-Pacific Conference on Vision (APCV2017) Tainan, Taiwan 201745. Matsumiya, K., Sato, M., Shioiri, S.
Selective facilitation of the luminance visual pathway by postsaccadic target blanking
The 19th European Conference on Eye Movements (ECEM2017) Wuppertal, Germany 2017
46. K. Nakajima, Y. Higurashi, K. Morita, A. Murata, M. Inase
single-unit activity in cortical motor areas of unconstrained Japanese monkeys walking on a treadmill
Yamada Symposium 2017 Tokyo, Japan. 2017
47. Natsuki Miyata, Reiko Takahashi, Masatoshi Takemura, Koji Fujita, and Yusuke Maeda
Observation of Grasping Style Adaptation due to Artificially-Limited Joint Range of Motion of the Thumb
28th 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science Nagoya, JAPAN 2017
48. Y. Sugiuchi, M. Takahashi, and Y. Shinoda.
Input-output organization of excitatory and inhibitory burst neurons in the downward saccade pathway
Gordon Research Conference Lewiston, USA. 201749. M. Takahashi, Y. Sugiuchi, and Y. Shinoda.
Roles of commissural connections between the bilateral superior colliculi on eye and head movements.
Gordon Research Conference Lewiston, USA. 2017
50. K. Kaminishi, P. Jiang, R. Chiba, K. Takakusaki, and J. Ota
Proprioceptive postural control of a musculoskeletal model against horizontal disturbances
2017 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2017) Macau, China. 2017
51. Fujikawa,Kaori, Shirafuji,Shohei, Su,Becky, Piovanelli,Enrico, & Ota,Jun.
Estimation of fingergrip forces using high-density surface electromyography
Proc. IEEE Int. Symp. Micromechatronics and Human Science (MHS2017) Nagoya, Japan 2017
52. F. Kaneko
A Novel Approach of Cognitive-Stimulation Induces Voluntary Motor Output in Patients with Severe Stroke
The XXVI Congress of the international society of biomechanics Brisbane, Australia. 2017
53. F. Kaneko, Y. Itaguchi, E. Shibata, and K. Okuyama
Exposure to a unique visual stimulus with kinesthetic sensation results in synchronized reciprocally induced spontaneousmuscular recruitment
The XXVI Congress of the international society of biomechanics Brisbane, Australia 2017
54. Chiaki MIzuochi, Yoshiko Yabuki, Yasuhiro, Mouri, Shunta Togo, Soichiro Morishita, Yinlai Jiang,
Ryu Kato, Hiroshi Yokoi
Real-time cortical adaptation monitoring system for prosthetic rehabilitation based on functional near-infrared
spectroscopy
2017 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2017) Beijing, China 2017
55. R. Chiba, K. Kaminishi, P. Jiang, K. Takakusaki and J. Ota
Modeling of postural control in human with multisensory alteration by experiments and simulations
8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2017) Sapporo, Japan 2017
56. R. Chiba, K. Kaminishi, K. Takakusaki and J. Ota
Multisesory alterations in visual, vestibular and proprioceptive cues for modeling of postural control
IEEE International Symposium Micromechatronics and Human Science (MHS2017) Nagoya, Japan 2017

国内会議 講演・口頭発表
1.

鎌田恭輔
難治性てんかんとは？～アプローチと外科治療のオプション～
深川医師会学術講演会 深川市 2017
2. 鎌田恭輔
難治性てんかんとは？～アプローチと外科治療のオプション～
上川北部学術講演会 名寄市 2017
3. 鎌田恭輔
リアルタイム脳皮質電位-脳波解読による運動・視覚機能変容のダイナミズム
第 4 回身体性システム科学全体会議 2017 鹿児島県霧島市 2017
4. 福山秀青、広島 覚、竹内文也、鎌田恭輔
リアルタイム fMRI 解析による言語機能優位半球の同定
第 4 回身体性システム科学全体会議 2017 鹿児島県霧島市 2017
5. 小川博司、佐藤広崇、田村有希恵、安栄良悟、竹内文也、鎌田恭輔
非覚醒下での言語機能マッピング
第 40 回日本脳神経ＣＩ学会総会 鹿児島市 2017
6. 安栄良悟、鎌田恭輔、竹内文也、石塚昌宏
5-ALA 蛍光ガイド下手術における定量化の意義
第 40 回日本脳神経ＣＩ学会総会 鹿児島市 2017
7. 鎌田恭輔、広島 覚、小川博司、田村有希恵、竹内文也、Guger C、安栄良悟
リアルタイム高周波律動-蛍光分光システムによる機能・組織マッピング
第 40 回日本脳神経ＣＩ学会総会 鹿児島市 2017
8. 和田 始、三井宣幸、齊藤仁十、白井和歌子、徳光直樹、鎌田恭輔
当施設における症候性頭蓋内動脈狭窄症に対する PTA 治療成績
STROKE2017 大阪市 20179. 齊藤仁十、泉 直人、木村輝雄、杉村敏秀、福田 信、和田 始、橋本政明、鎌田恭輔
いわゆる「地方」における 急性期再開通治療 ～初期 2 年間の報告～
STROKE2017 大阪市 2017
10. 今水 寛
運動学習に関わる脳の仕組み
Biomechanics and Neuroscience Integrative (BiNI) Perspective Conference 2017 【招待講演】
長野赤十字病院 2017
11. 今水 寛
認知機能と脳のネットワーク
日本心理学会「注意と認知」研究会 第 15 回合宿研究会・特別講演
ホテルサンルートプラザ名古屋 201712. 出江反復末梢神経磁気刺激によるニューロモデュレーション
第 31 回日本ニューロモデュレーション学会 都市センターホテル 201713. 沖村宰, 山下祐一, 三村將, 前田貴記
計算論的精神医学による統合失調症の Sense of Agency の異常の病態仮説
第 113 回日本精神神経学学会学術総会 名古屋国際会議場 2017
14. 関
Sensory gating during voluntary movement: neural correlates in the cortical and subcortical network
7th CiNet Monthly Seminar CiNet 2017
15. 関
協調運動の神経表現：基礎から臨床まで Neural basis for spatiotemporal coordination of muscle activity 第 40回日本神経科学大会 幕張メッセ 201716. 関、武井、Confais、大屋、戸松
筋シナジーの神経表現
第 11 回 Motor Control 研究会 中京大学 201717. 大屋、武井、関Contrasted coherent oscillations to muscular activity in the monkey spinal cord and motor cortex during aprecision grip task.
第 11 回 Motor Control 研究会 中京大学 201718. 東郷 俊太, 今水 寛
随意活性可能な個々の筋シナジーの実験による評価
電子情報通信学会・ニューロコンピューティング研究会 機械振興会館（港区芝公園） 201719. 東郷俊太，板橋貴史，橋本龍一郎，金井智恵子，加藤進昌，今水 寛
指先合力生成時における自閉症スペクトラム障害患者の特異的薬指依存第 11 回 Motor Control 研究会 中京大学名古屋キャンパス（名古屋市昭和区八事本町） 201720. 東郷俊太，今水寛
個人のフィードフォワード制御能力を反映する多指間協調運動の先行調整
第 29 回 自律分散システム・シンポジウム 調布クレストンホテル（調布市小島町） 2017
21. 今水 寛
身体意識の解明と応用
第 2 回身体性システム公開シンポジウム「モデルベースト・リハビリテーションの構築に向けて」
慶應義塾大学三田キャンパス・南校舎ホール 201722. 林田一輝, 大住倫弘, 西 祐樹, 今井亮太, 森岡 周
目的共有が運動主体感と運動学習を促進する
第 52 回日本理学療法学術大会 幕張メッセ 201723. 森岡 周, 大住倫弘, 坂内 掌, 石橋凜太郎, 小倉 亮, 河野正志
脳卒中片麻痺上肢における運動イメージ能力と運動機能ならびに身体使用頻度との関係
第 52 回日本理学療法学術大会 千葉 201724. 信迫悟志, 石橋凜太郎, 河野正志, 富永孝紀, 宗宮ゆりえ, 奥埜博之, 座間拓郎, 大住倫弘,
嶋田総太郎, 森岡 周
脳卒中後失行症における多感覚統合障害の検証 視覚フィードバック遅延検出課題を用いた検討
第 52 回日本理学療法学術大会 幕張メッセ 201725. 根木彩香, 西 祐樹, 西 勇樹, 林田一輝, 大住倫弘, 信迫悟志, 森岡 周
運動主体感と誤差修正に基づく運動学習効果との関連性 ―intentional binding 課題を用いて―第 52 回日本理学療法学術大会 幕張メッセ 2017
26. 出江紳一
超高齢社会の生活を支えるリハビリテーション機器の開発
平成 29 年度日本学術会議東北地区会議公開学術講演会 東北大学青葉山キャンパス 201727. 鎌田恭輔、広島 覚、竹内文也、安栄良悟
手術顕微鏡オプティクス性能、操作性、付加機能の違いによる視覚情報特性
第 26 回脳神経外科手術と機器学会 甲府 201728. 鎌田恭輔
神経・自然科学を取り込む脳神経外科ー発想から実現、そして実用にむけてー
日本核医学会分科会 第 54 回腫瘍・免疫核医学研究会 東京 201729. 鎌田恭輔
マルチスペクトラル蛍光画像による脳神経外科手術革命第 37 回日本脳神経外科コングレス総会 横浜 201730. 鎌田恭輔
難治性てんかんとは？～治療の原則とオプションについて～
千歳市てんかん診療セミナー 千歳 201731. 鎌田恭輔
止血・基本手技から医療ものづくりへの発展釧路脳神経疾患研究会 釧路 201732. 鎌田恭輔
リアルタイム生体デジタル処理がもたらす脳機能モニタリングの可能性
第 23 回日本脳神経モニタリング学会 東京 201733. 鎌田恭輔
侵襲脳計測の最先端
第二回脳情報の解読と制御研究会 富良野 201734. 鎌田恭輔
難治性てんかんとは？～治療の原則とオプションについて～
富良野てんかん診療セミナー 富良野 201735. 鎌田恭輔
神経外科と脳科学の魅力 外科修練と技術開発の融合
宮崎脳神経外科手術研究会 宮崎 201736. 齊藤仁十、三井宣幸、和田 始 、嵯峨健広、鎌田恭輔"Vaso CT"画像評価により選択的 TVE が可能だった横-S 状静脈洞部硬膜動静脈瘻の２症例
第 79 回 (社)日本脳神経外科学会北海道支部会 札幌 201737. 鎌田恭輔
Evaluation and decoding of consciousness levels in drowsy or comatose patients by recoding various kindsof EEG and ECoG
平成 29 年度生理学研究所研究会「認知神経科学の先端 意識の脳内メカニズム」 岡崎 201738. 嵯峨健広、和田 始、佐藤広崇、鎌田恭輔
術中 MEP モニタリングにより虚血性合併症を回避できた左内径動脈-前脈絡叢動脈瘤の 1 例
第 18 回日本脳神経血管内治療学会北海道地方会 札幌 201739. 鎌田恭輔
Communication と Presentation の極意を探る 異分野・海外研究者との絆
日本脳神経外科学会第 76 回学術総会 名古屋 2017

40. 鎌田恭輔
後頭蓋窩瘤・病変に対するアプローチと治療戦略
日本脳神経外科学会第 76 回学術総会 名古屋 201741. 安栄良悟、田村有希恵、小川博司、広島 覚、鎌田恭輔
神経膠腫に対する maximal safe resection の検討
第 22 回日本脳腫瘍の外科学会 鹿児島 201742. 安栄良悟、田村有希恵、小川博司、嵯峨健広、広島 覚、鎌田恭輔
神経膠腫手術における total management
日本脳神経外科学会第 76 回学術総会 名古屋 201743. 嵯峨健広、和田 始、田村有希恵、福山秀青、鎌田恭輔、新見康成
乳児期の後頭蓋窩脳動静脈瘻の一例
日本脳神経外科学会第 76 回学術総会 名古屋 2017
44. Kamada K
Online superpassive mapping of higher brain functions (tentative)
第 51 回日本てんかん学会学術集会 京都 201745. 広島 覚、福山秀青、野呂昇平、小川博司、露口尚弘、鎌田恭輔
脳表電極留置の際の fMRI の有用性
第 51 回日本てんかん学会学術集会 京都 201746. 広島 覚、嵯峨健広、齊藤仁十、鎌田恭輔
小脳失調をきたした第 4 脳室くも膜嚢胞に対して内視鏡治療を行った 1 例
第 24 回日本神経内視鏡学会 横浜 201747. 鎌田恭輔
難治性てんかんとは？“薬物治療の原則”から外科オプションまで
Neurosurgical Conference in Hakodate 函館 201748. 鎌田恭輔、竹内文也
生体信号とデジタルデータ処理の基本
第 4 回 脳神経外科 BMI 懇話会 東京 201749. 鎌田恭輔
マルチスペクトラム光学技術を応用した新たな脳神経外科手術
第 36 回 CVD-TRAK meeting 熊本 2017
50. 野呂昇平、和田 始、藤川征也、齊藤仁十、白井和歌子、徳光直樹、鎌田恭輔
上眼静脈直接穿刺を要した CCF2 例の経験
第 33 回 NPO 法人日本脳神経血管内治療学会学術総会 東京 201751. 嵯峨健広、和田 始、齊藤仁十、鎌田恭輔
急性期脳塞栓症に対する血行再建療法後の術後出血性転帰の検討
第 33 回 NPO 法人日本脳神経血管内治療学会学術総会 東京 201752. 齊藤仁十、嵯峨健広、和田 始、鎌田恭輔
旭川医科大学における未破裂脳動脈瘤治療方針の後方視的検討
第 33 回 NPO 法人日本脳神経血管内治療学会学術総会 東京 201753. 和田 始、三井宣幸、齊藤仁十、白井和歌子、徳光直樹、鎌田 恭輔
頭蓋内 IC 近位部脳動脈瘤の治療成績(特に Assist stent 併用 に関して)
第 33 回 NPO 法人日本脳神経血管内治療学会学術総会 東京 2017
54. 望月 圭,中陦 克己,稲瀬 正彦,村田 哲
サル体性感覚野ニューロンにおける運動に伴う感覚フィードバック情報の表象
第４０回日本神経科学会大会 幕張メッセ 201755. 望月 圭,中陦 克己,稲瀬 正彦,村田 哲
手指自己刺激課題中のサル体性感覚野ニューロンの活動
第９３回日本生理学会大会 アクトシティ浜松 2017
56. 望月圭 中陦克己 稲瀬正彦 村田哲
皮膚受動刺激/自己刺激に対するサル中心後回ニューロンの応答差異.
第４回身体性システム領域全体会議 霧島国際ホテル 201757. 渋谷賢，畝中智志，座間拓郎，嶋田総太郞，大木紫身体化した偽の手の行為観察は運動システムを活性化する
第 40 回日本神経科学学会 幕張メッセ 201758. 渋谷賢，畝中智志，座間拓郎，嶋田総太郞，大木紫身体化した他者の手の行為観察は運動システムを活性化する
第 36 回日本基礎心理学会 立命館大学 201759. 広島 覚、福山秀青、野呂昇平、小川博司、鎌田恭輔
器質病変を認めない側頭葉てんかんの外科治療の一例
第 41 回日本てんかん外科学会 奈良 201860. 鎌田恭輔、小川博司、田村有希恵、広島 覚、グーガー クリストフ
多焦点難治てんかんに対する病的ネットワーク離断術のインパクト
第 41 回日本てんかん外科学会 奈良 2018

61. 小川博司、広島 覚、竹内文也、真田隆広、高島 諒、佐藤正夫、鎌田恭輔
高周波律動を用いた側頭葉底部に対する脳機能マッピングの有用性
第 41 回日本てんかん外科学会 奈良 201862. 松本理器
Cortico-cortical evoked potentials& spectral responses to probe connectivity and cortical excitability.
International Postcongress Symposium of the 51st Annual Congress of the Japan Epilepsy Society 京都 201763. 松本理器
皮質脳波と高次脳機能ネットワーク
第 47 回日本臨床神経生理学会 パシフィコ横浜 2017
64. 松本理器
ovel surrogate biomarkers of epileptogenicity using wideband ECoG analyses. Symposium: Novel approaches for
localization of epileptogenic zone
The 76th Annual Meeting of the Japan Neurosurgery Society 名古屋 201765. 松本理器
てんかんの治療戦略：てんかん外科における言語機能温存へ向けた試み
第 41 回日本神経心理学会 一橋大学 201766. 松本理器
Dual stream model of language - its function, connectivity and plasticity: insights from clinicalneuroscience
The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Neuroscience 2017) 東京 201767. 松本、小林、菊池、吉田、國枝、池田Epileptogenicity and related network: Approach from “interventional” clinical neurophysiology.
Translatability between basic&clinical studies for the pathophysiology of epilepsy: Approach from
Oscillology.
The 94th Annual meeting of the Physiological Society of Japan, 浜松 201768. 松本理器、下竹昭寛，菊池隆幸，國枝武治、池田昭夫
皮質脳波と高次脳機能ネットワーク
第 47 回日本臨床神経生理学会 パシフィコ横浜 201769. 松本理器，小林勝哉, 菊池隆幸，吉田和道, 國枝武治, 宮本享
Novel surrogate biomarkers of epileptogenicity using wideband ECoG analyses. Symposium: Novel approaches
for localization of epileptogenic zone
第 76 回日本脳神経外科総会 名古屋 201770. 松本理器，下竹昭寛，山尾幸広，菊池隆幸，國枝武治
てんかんの治療戦略：てんかん外科における言語機能温存へ向けた試み
第 41 回日本神経心理学会 一橋大学 201771. 松本理器，小林勝哉, 菊池隆幸，吉田和道, 國枝武治, 池田昭夫
Epileptogenicity and related network: Approach from “interventional” clinical neurophysiology.
Translatability between basic&clinical studies for the pathophysiology of epilepsy: Approach from
Oscillology.
第 94 回日本生理学会 浜松 201772. 十河正弥, 松本理器, 下竹昭寛, 小林環, 菊池隆幸，吉田和道, 國枝武治, 宮本享,
高橋良輔, 池田昭夫
Role of the negative motor area in general praxis as functional mapping in epilepsy surgery: A high frequency
electrical cortical stimulation study.
第 51 回日本てんかん学会 京都 2017
73. 千代原真也，古川淳一郎，森本 淳，今水 寛
運動学習における柔軟な多感覚統合システム―固有感覚のゲインの影響―
第 11 回 Motor Control 研究会 中京大学名古屋キャンパス 2107
74. 今水 寛
脳と人工物：適応と不安の脳内メカニズム
人工物工学研究センター第 31 回人工物工学コロキウム【招待講演】
東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト 2017
75. 今水 寛
運動主体感の神経基盤を探る
日本視覚学会 2018 年冬季大会・大会企画シンポジウム「身体意識の理解に向けて｣【招待講演】
工学院大学新宿キャンパス 201876. 林田一輝，西 祐樹，大住倫弘，森岡 周
他者との目的共有が行為主体感と運動パフオーマンスに及ぼす影響
日本基礎心理学会 第 36 回大会 立命館大学大阪いばらきキャンパス 201777. 片山 脩，西 祐樹，大住倫弘，高村優作，兒玉隆之，森岡 周
感覚－運動の不一致による異常知覚と身体運動への影響 ―行動学的および神経生理学的検討―
第 22 回日本ペインリハビリテーション学会学術大会 神戸商工会議所 201778. 石橋凜太郎，信迫悟志，河野正志，市村幸盛，大住倫弘 ，嶋田総太郎，森岡 周

失行における視覚-運動統合障害～映像遅延課題による検討～
第 41 回日本高次脳機能障害学会学術総会 大宮ソニックシティ 201779. 福井敦, 尾崎弘展, 植田禎史, 宮田麻理子
運動野脳梗塞における感覚野の電気生理学的変化に関する研究
計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017 静岡大学 201780. 尾崎弘展, 植田禎史, 福井敦, 宮田麻理子
大脳体性感覚野 dysgranular 領域は傍内側毛帯経路を介して痛覚の体部位情報を表現する
第 40 回日本神経科学大会 千葉、幕張メッセ 201781. Osaki Hironobu, Ueta Yoshihumi, Miyata Mariko
The dysgranular area of somatosensory cortex represents nociceptive
The 94th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan 浜松 201782. 大木ヒト脊髄内の代替神経機構を強化する運動機能の回復戦略
第 28 回磁気刺激法の臨床応用と安全性 に関する研究会「神経機能回復の 基礎と臨床」
パシフィコ横浜 201783. 松宮身体化された視知覚 -人間の視知覚処理における身体の影響第 2 回人工知能学研究会 東北大学 201784. 松宮身体近傍空間の視知覚における身体意識の役割
第 11 回内部観測研究会 早稲田大学 201785. 松宮身体意識と身体近傍空間
計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2017 仙台国際センター 201786. 小林環、松本理器、下竹昭寛、十河正弥、高橋由紀、稲田拓、山尾幸広、菊池隆幸、荒川芳輝、
吉田和道、池田昭夫、前田貴記、今水寛、宮本享
運動主体感における島皮質の役割:島皮質切除症例での縦断的神経心理学的検討
第 76 回日本脳神経外科学会総会 名古屋国際会議場 201787. 中島 、鈴木、入江、有安、笹田 、小宮山、大木
頸髄抑制性システムの可塑性誘導はヒト手指運動の軌跡動揺を低下させる
第 40 回日本神経科学大会 幕張メッセ 201788. 入江、中島、鈴木、有安、小宮山、大木
運動イメージはヒトの間接的皮質-脊髄路興奮を増大させる
第 40 回日本神経科学大会 幕張メッセ 201789. 中陦克己
ニホンザルの歩行運動と一次運動野とのかかわり
第 25 回日本運動生理学会 横浜国立大学 201790. 中陦克己
大脳皮質における歩行制御機能とモデルベーストリハビリテーション
第 2 回身体性システム公開シンポジウム 慶応義塾大学 201791. 中陦，日暮，村田，稲瀨
無拘束ニホンザルの補足運動野におけるトレッドミル歩行中の単一神経細胞活動
第 71 回日本人類学会大会 東京大学 201792. 日暮，中陦，村田，稲瀨
無拘束ザルの四足・二足歩行における歩行速度変化による歩容と筋活動の変化
第 94 回日本生理学会大会 浜松アクトシティ 201793. 高橋，宮田，米岡，前田
母指関節可動域制限下における把持
関東学生会第５７回学生員卒業研究発表講演会 電気通信大学 201894. 米岡，宮田，前田
母指の関節可動域と姿勢不快度の計測・解析
第 23 回ロボティクスシンポジア 黒潮温泉 松風閣 201895. 杉内、髙橋、篠田
上丘から水平・垂直サッケード系運動ニューロンへの入力の違いの検討
第 76 回めまい平衡医学会 軽井沢プリンスホテル 201796. 上西, 姜, 千葉, 高草木, 太田
多方向への床面水平移動に対する姿勢制御のための筋骨格シミュレーション
第 30 回自律分散システム・シンポジウム 名城大学 2018
97. 米田，金子，柴田，岡和田，高橋
視覚誘導性自己運動錯覚を伴う視覚刺激の反復が皮質脊髄路興奮性に及ぼす影響
第 18 回日本電気生理運動学会大会・第 6 回 SICE 電気生理運動学研究会 札幌医科大学 201798. 金子文成
前頭-頭頂神経回路を介した一次運動野ニューロモデュレーションによる運動知覚への介入

肢体不自由学教室メジャーセミナー 東北大学 201799. 金子文成
複合現実による自己運動錯覚誘導と脳機能的結合に関する研究
身体性システム 第 5 回領域全体会議 国立精神・神経医療研究センター 2017100. 金子，稲田，柴田，片寄，渡邊，山下
視覚誘導性自己運動錯覚は短期間関節固定による筋出力機能低下を予防できるのか?
第 90 回日本整形外科学会学術総会 仙台国際センター 2017
101. 金子，柴田，奥山
視覚誘導性自己運動錯覚を誘導するための視覚刺激による生理学的効果は反復トレーニングで増強されるか?? -経頭蓋磁気刺激による皮質脊髄路興奮性に関する研究第 52 回日本理学療法学術大会 幕張メッセ 2017
102. 高橋，金子，柴田，板口，奥山
ヘッドマウントディスプレイを用いた視覚誘導性自己運動錯覚によって生じる無知覚運動は身体運動と同調するのか?
第 52 回日本理学療法学術大会 幕張メッセ 2017103. 君塚進，日吉祐太郎，東郷俊太，田中洋平，姜銀来，横井浩史
両肩離断者のための表面筋電位を用いた電動肩義手の開発
第 38 回バイオメカニズム学術講演会 大分コンベンションセンター 2017104. 粕谷美里，森下壮一郎，東郷俊太，姜銀来，杉正夫,横井浩史
多点表面電気刺激における刺激電極パターンのクラスタリング
計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 201 静岡大学 2017
105. 畠沢 祐輝, 桑原 昂士, 岡野 大輔, 杉 正夫, 東郷 俊太, 姜 銀来, 横井 浩史
機能的電気刺激を用いた下肢の血流改善システムの構築
精密工学会 2018 年度春季大会講演論文集 中央大学後楽園キャンパス（東京） 2018106. 桑原 昂士, 岡野 大輔, 畠沢 祐輝, 杉 正夫, 東郷 俊太, 姜 銀来, 横井 浩史,
肘関節屈曲運動を補助するための機能的電気刺激における刺激波形パラメータ
精密工学会 2018 年度春季大会講演論文集 中央大学後楽園キャンパス（東京） 2018107. 村田 哲
第 8 回開院記念フェスタ 於医療法人社団 江楓会 あかいし脳神経外科クリニック 村田 哲
記念講演：「脳の中の他人と自分」2017

書籍
1.

内藤栄一
運動がうまくなりたい
朝日新聞出版 第 1-4 章 pp. 44-55 2017 年 3 月 30 日
2. 今水 寛運動学習・適応，バイオメカニズム学会（編）「手の百科事典」 機能編 第 10 章,
朝倉書店 2017
3. 村田 哲
バイオメカニズム学会（編）手の百科事典第 II 編 機能編 １４章 道具操作
朝倉書店 20174. 筧, 李, 鏡原, 本多, 吉田, 近藤, 三苫
運動失調のみかた，考え方ー小脳と脊髄小脳変性症：文字のトラッキング
中外医学社 2017
5. 金子文成
脳と身体の機能的つながり -脳が受けるスポーツの影響- 第 1 回 脳の形態はスポーツ競技の特性を反映するか?
臨床スポーツ医学，文光堂 2017
6. 金子文成
脳と身体の機能的機能的つながり -脳が受けるスポーツの影響- 第 2 回 皮質上身体再現の変容からみたスポーツによる脳の変容
臨床スポーツ医学，文光堂 2017
7. 金子文成
脳と身体の機能的つながり -脳が受けるスポーツの影響- 第 3 回 高齢者における脳の変容 -海馬の形態と認知機能に対する運動の影響臨床スポーツ医学，文光堂 2017
8. 金子文成
脳と身体の機能的つながり -脳が受けるスポーツの影響- 第 4 回 運動イメージの脳内再生臨床スポーツ医学，文光堂 2017
9. 金子文成
脳と身体の機能的つながり -脳が受けるスポーツの影響- 第 5 回 運動イメージの脳内再生_トレーニングとパフォーマンス-健康な被験者でのトレーニング効果臨床スポーツ医学，文光堂 201710.金子文成
脳と身体の機能的つながり 脳が受けるスポーツの影響 第 6 回 外傷や身体不活動で起こる脳神経回路の機能的変化ー
運動イメージ脳内再生の視点からー
臨床スポーツ医学，文光堂 201711.横井浩史，矢吹佳子，東郷俊太，姜銀来，加藤龍，杉正夫
第 2 章「電気刺激による運動と感覚の再生」，『オーグメンテッド・ヒューマン Augmented Human―AI と人体科学の融合による人機一体、究極の IF が創る未来』（株）エヌ・ティー・エス 2018

受 賞
1.
2.
3.

安 琪
鎌田恭輔
松宮一道

船井情報科学振興財団 研究奨励賞
平成 29 年度北海道医師会賞・北海道知事賞
第 13 回（平成 28 年度）日本学術振興会賞，「視知覚と行動の相互作用に関する実験心理学的研究」

報道発表
1.

2017 年 4 月 2 日（日）「巧みなアスリート脳 動作処理に余裕 美技生む」 日本経済新聞（30 面）
内藤と古屋がネイマールやピアニストの巧みな運動制御の秘密を解説
2. 2017 年 10 月 31 日の北海道新聞と、2017 年 11 月 6 日の m3.com に鎌田恭輔教授が、難治性てんかんの一つである側頭葉てんかんの外科手術で、人の顔や色を識別する場所の同定と電気刺激で顔・色を患者の視角誘発に成功した記事が掲載された。

メンバーリスト
総括班 X00

脳内身体表現の変容機構の理解と制御に関する総括研究

研究代表者

太田

研究分担者

内藤 栄一（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

研究分担者

出江 紳一（東北大学 大学院医工学研究科

研究分担者

近藤 敏之（東京農工大学 大学院工学研究院

連携研究者

今水

連携研究者

関

連携研究者

高草木 薫（旭川医科大学 医学部

連携研究者

淺間

一（東京大学 大学院工学系研究科

教授）

連携研究者

芳賀 信彦（東京大学 大学院医学系研究科

教授）

連携研究者

村田

連携研究者

稲邑 哲也（国立情報学研究所 情報学プリンシプル研究系

連携研究者

花川

研究協力者

岩村 吉晃（上野学園大学 特任教授, 東邦大学

順（東京大学 人工物工学研究センター

寛（東京大学 文学部

教授）

教授）

教授）

和彦（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 モデル動物開発部 部長）

哲（近畿大学 医学部

教授）

准教授）
准教授）

隆（国立精神・神経医療研究センター 脳病態統合イメージングセンター 部長）
名誉教授）

総括班評価者

篠田 義一（東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科

総括班評価者

伊藤 宏司（東京都医学総合研究所

総括班評価者

才藤 栄一（藤田保健衛生大学 医学部

総括班評価者

Paolo Dario（Scuola Superiore Sant’Anna

研究項目 A01-1

研究マネージャー）

教授）

名誉教授）

研究員，東京工業大学

名誉教授）

教授）
教授）

脳内身体表現の変容を促す神経機構

研究代表者

今水

寛（東京大学 文学部

教授）

研究分担者

村田

哲（近畿大学 医学部

准教授）

研究分担者

大木

紫（杏林大学 医学部

教授）

研究分担者

前田 貴記（慶應義塾大学 医学部

連携研究者

渋谷

連携研究者

小川 健二（北海道大学 文学部

連携研究者

浅井 智久（NTT コミュニケーション科学基礎研究所

連携研究者

沖村

連携研究者

山下 祐一（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所

連携研究者

繁桝 博昭（高知工科大学 情報学群

准教授）

連携研究者

門田

准教授）

連携研究者

山下 真寛（国際電気通信基礎技術研究所 認知機構研究所

連携研究者

蔡

連携研究者

大畑

龍（日本学術振興会・東京大学大学院人文社会系研究科

連携研究者

望月

圭（近畿大学医学部

連携研究者

吉田 正俊（生理学研究所 認知行動発達研究部門

賢（杏林大学 医学部

講師）

助教）
准教授）
研究員）

宰（慶応義塾大学 医学部 特任助教）

浩（高知工科大学 総合研究所
暢（国際電気通信基礎技術研究所

室長）

研究員）

認知機構研究所 認知神経科学研究室

研究員）

学振特別研究員）

助教）
助教）

研究項目 A02-1 身体変化への脳適応機構の解明

研究代表者

関

和彦（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 モデル動物開発研究部 部長）

研究分担者

内藤 栄一（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

研究分担者

筧

連携研究者

井上 謙一（京都大学 霊長類研究所

助教）

連携研究者

荻原 直道（慶應義塾大学 理工学部

教授）

連携研究者

梅田 達也（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 モデル動物開発研究部 室長）

連携研究者

大屋 知徹（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 モデル動物開発研究部 室長）

連携研究者

平島 雅也（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター慎治（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

研究マネージャー）プロジェクトリーダー）

主任研究員）

連携研究者

池上剛（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

研究員）

連携研究者

廣瀬 智士（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

研究員）

連携研究者

竹村 尚大（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

連携研究者

雨宮 薫（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

連携研究者

Ganesh Gowrishanker（CNRS

連携研究者

上原 信太郎（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター

連携研究者

閔

庚甫（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

研究員）

連携研究者

李

鍾昊（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

研究員）

連携研究者

石川 享宏（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

研究員）

連携研究者

本多 武尊（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

研究員）

連携研究者

服部 憲明（大阪大学国際医工情報センター 臨床神経医工学寄附研究部門

連携研究者

三苫 博（東京医科大学 医学教育学講座

研究項目 A02-2

研究員）
研究員）

研究員）
特別研究員）

姿勢-歩行戦略の変更に伴う脳適応機能の解明

研究代表者

高草木 薫（旭川医科大学 医学部

研究分担者

中陦 克己（近畿大学 医学部

連携研究者

船越

洋（旭川医科大学 医学部

連携研究者

杉内

友理子（東京医科歯科大学 医学部

連携研究者

日暮 泰男（近畿大学 医学部

連携研究者

大田

哲生（旭川医科大学

リハビリテーション部

連携研究者

小原

和宏（旭川医科大学

脳機能医工学研究センター

助教）

連携研究者

高橋

未来（旭川医科大学

脳機能医工学研究センター

客員助教）

連携研究者

松本

成史（旭川医科大学

脳機能医工学研究センター

講師）

研究項目 A03-1

研究代表者

教授）
准教授）

博士研究員）
教授）

リアルタイムフィードバックとハイブリッド機能解析による脳機能ダイナミズムの可視化

教授）

眼球・頭部運動系における座標系と機能的シナジーの中枢神経基盤

研究代表者

杉内

連携研究者

筧

研究項目 A03-3

教授）

講師）

鎌田 恭輔（旭川医科大学 医学部

研究項目 A03-2

准教授）

教授）

友理子（東京医科歯科大学 医学部

准教授）

慎治（東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト

プロジェクトリーダー）

筋肉協調運動の脳内身体表現学理と脳波を用いた可視化によるリハビリ支援技術の開発

研究代表者

吉村 奈津江（東京工業大学

科学技術創成研究院 バイオインタフェース研究ユニット

連携研究者

神原 裕行（東京工業大学科

学技術創成研究院 バイオインタフェース研究ユニット

連携研究者

緒方 洋輔（東京工業大学

連携研究者

山下 宙人（国際電気通信基礎技術研究所 脳情報解析研究所 室長）

研究項目 A03-4

助教）

科学技術創成研究院 バイオインタフェース研究ユニット 特任助教）

ヒト前頭・頭頂葉内の脳内身体表現：皮質脳波解読と刺激・病変研究による包括的研究

研究代表者

松本 理器（京都大学 大学院医学系研究科

准教授）

連携研究者

池田 昭夫（京都大学 大学院医学系研究科

教授）

連携研究者

國枝 武治（愛媛大学 大学院医学系研究科

教授）

連携研究者

吉田 和道（京都大学大学院医学研究科脳神経外科学

講師）

連携研究者

松橋 眞生（京都大学 学際融合教育研究推進センター

准教授）

連携研究者

下竹 昭寛（京都大学 大学院医学系研究科

研究項目 A03-5

准教授）

助教）

大脳皮質における触覚—痛覚相互作用の解明と痛覚制御

研究代表者

尾崎 弘展（東京女子医科大学 医学部

連携研究者

宮田 麻理子（東京女子医科大学 医学部

助教）

連携研究者

植田禎史（東京女子医科大学 医学部

教授）

助教）

研究項目 A03-6

サル内包梗塞モデルを用いた身体表現適応機構の解明

研究代表者

肥後 範行（産業技術総合研究所 人間情報研究部門

連携研究者

村田 弓（産業技術総合研究所 人間情報研究部門

研究員）

連携研究者

山田

主任研究員）

連携研究者

山本 竜也（つくば国際大学 医療保健学部

連携研究者

井澤

研究項目 B01-1

主任研究員）

亨（産業技術総合研究所 人間情報研究部門
淳（筑波大学 システム情報系

助教）

准教授）

脳内身体表現のスローダイナミクスモデル

研究代表者

淺間

研究分担者

近藤 敏之（東京農工大学 大学院工学研究院

研究分担者

田中 宏和（北陸先端科学技術大学院大学 情報科学研究科

研究分担者

矢野 史朗（東京農工大学 大学院工学研究院

研究分担者

井澤

淳（筑波大学 システム情報系

連携研究者

山下

淳（東京大学 工学系研究科

連携研究者

矢野 雅文（東北大学 電気通信研究所

名誉教授）

連携研究者

安

琪（東京大学 大学院工学系研究科

特任助教）

連携研究者

温

文（東京大学 大学院工学系研究科

特任研究員）

研究項目 B02-1

一（東京大学 大学院工学系研究科

教授）
教授）
准教授）

助教）

准教授）
准教授）

脳内身体表現を変容させる運動制御モデル

研究代表者

太田

研究分担者

青井 伸也（京都大学 大学院工学研究科

研究分担者

千葉 龍介（旭川医科大学 医学部

連携研究者

緒方 大樹（東京大学 人工物工学研究センター

連携研究者

柳原

連携研究者

土屋 和雄（京都大学 大学院工学研究科

連携研究者

青柳 富誌生（京都大学 大学院情報学研究科

名誉教授）

連携研究者

藤木 聡一朗（東京大学 大学院総合文化研究科

助教）

連携研究者

白藤 翔平（東京大学

人工物工学研究センター

特任研究員）

連携研究者

余

工学部

連携研究者

辻内 伸好（同志社大学

研究項目 B03-1

研究代表者

講師）

准教授）

大（東京大学 大学院総合文化研究科

永（鹿児島大学

教授）

名誉教授）

教授）

理工学部

教授）

神経疾患と運動機能回復に関わる筋シナジーの構成機序の解明

准教授）

駆動関節を有する人工肢の身体化過程における身体表現変容因子の同定長谷川 泰久（名古屋大学 大学院工学研究科

研究項目 B03-3

教授）

筋骨格ヒューマノイドを用いたファースト・スローダイナミクスの創発モデル

研究代表者

細田 耕（大阪大学 大学院基礎工学研究科

連携研究者

津田 一郎（北海道大学 電子科学研究所

連携研究者

久保 英夫（北海道大学

理学研究科

教授）

連携研究者

池本 周平（大阪大学 基礎工学研究科

助教）

研究項目 B03-4

助教）

准教授）

舩戸 徹郎（電気通信大学 情報理工学研究科

研究項目 B03-2

研究代表者

順（東京大学 人工物工学研究センター

教授）
教授）

疑似制約による上肢機能の変容・適応過程の解明

研究代表者

宮田 なつき（産業技術総合研究所主任研究員）

連携研究者

藤田 浩二（東京医科歯科大学大学院

助教）

連携研究者

前田 雄介（横浜国立大学大学院工学研究院准教授）

研究項目 C01-1

脳内身体表現の変容を用いたニューロリハビリテーション

研究代表者

出江 紳一（東北大学 大学院医工学研究科 リハビリテーション医工学分野

研究分担者

稲邑 哲也（国立情報学研究所 情報学プリンシプル研究系

連携研究者

田中 尚文（東北大学 大学院医学系研究科 肢体不自由学分野

准教授）

連携研究者

大内田 裕（東北大学 大学院医学系研究科 肢体不自由学分野

助教）

連携研究者

松宮 一道（東北大学 電気通信研究所 ブレインウェア研究開発施設

准教授）

准教授）

連携研究者

阿部 浩明（広南病院リハビリテーション科

連携研究者

関口 雄介（東北大学病院リハビリテーション部 兼 東北大学大学院肢体不自由学分野 非常勤講師）

連携研究者

綾木 雅彦（慶應義塾大学医学部眼科学教室

連携研究者

林部 充宏（東北大学 大学院工学研究科

研究項目 C02-1

兼教授）

東北大学大学院肢体不自由学分野 非常勤講師）

特任准教授）

教授）

感覚入力への介入を用いた姿勢・歩行リハビリテーション

研究代表者

芳賀 信彦（東京大学 大学院医学系研究科

研究分担者

花川

研究分担者

横井 浩史（電気通信大学 情報理工学研究科

研究分担者

大脇

大（東北大学 電気通信研究所

助教）

連携研究者

石黒 章夫（東北大学 電気通信研究所

教授）

連携研究者

四津 有人（東京大学 大学院医学系研究科

特任助教）

連携研究者

杉

准教授）

連携研究者

北 佳保里（千葉大学 フロンティア医工学センター

連携研究者

古屋 晋一（上智大学 理工学部 情報理工学科

連携研究者

上原 一将（国立精神・神経医療研究センター 脳病態統合イメージングセンター

研究項目 C03-1

教授）

隆（国立精神・神経医療研究センター 脳病態統合イメージングセンター 部長）
教授）

正夫（電気通信大学 情報理工学研究科

助教）

准教授）
外来研究員）

脳内身体表現における，認知的側面と，運動制御的側面の関係解明

研究代表者

四津 有人（茨城県立医療大学 医科学センター

連携研究者

濱田

連携研究者

川野 道宏（茨城県立医療大学 看護学科

雅（東京大学 医学部附属病院

准教授）

助教）
准教授）

研究項目 C03-2

筋協調制御型ダイレクトリハビリテーションによるスキル訓練と身体／脳機能変容の解析

研究代表者

島

圭介（横浜国立大学 大学院工学研究院

連携研究者

島谷 康司（県立広島大学 保健福祉学部

連携研究者

中野 英樹（京都橘大学 健康科学部 理学療法学科

連携研究者

田坂 厚志（大阪保健医療大学 保健医療学部 リハビリテーション学科

研究項目 C03-3

准教授）

教授）
助教）

新しいバランス機能評価システムの開発

研究代表者

金子 文成（慶應義塾大学 医学部

連携研究者

浅井 義之（山口大学大学院 医学系研究科

教授）

連携研究者

柴田 恵理子（札幌医科大学 保健医療学部

博士研究員）

研究項目 C03-4

准教授）

包括的なバランス機能障害評価および介入効果のモニタリングシステムの開発

研究代表者

向野 雅彦（藤田保健衛生大学 医学部

連携研究者

松田 文浩（藤田保健衛生大学 医療科学部

研究項目 C03-5

准教授）

講師）
助教）

脳卒中患者の運動主体感を高めるハイブリッド型ニューロリハビリテーションの効果検証

研究代表者

森岡

周（畿央大学 健康科学部

教授）

連携研究者

嶋田 総太郎（明治大学 理工学部

教授）

連携研究者

信迫 悟志（畿央大学 ニューロリハビリテーション研究センター

助教）

連携研究者

大住 倫弘（畿央大学 ニューロリハビリテーション研究センター

助教）