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脳は触る前からどんな感触を得るか知っている ～ 感覚を司る脳領域は、身体が動く前から運動についての事前情報を受け取っていることを発見 ～

西村幸男脳機能再建プロジェクトリーダーは、国立精神・神経医療研究センターと共同で「一次体性感覚野が、運動についての事前情報を受け取っていることを発見～脳は触る前からどんな感触を得るか知っているかもしれない～」について「Science Advances」に発表しました。

脳機能再建プロジェクトリーダー西村 幸男

私たちは、自分の手を誰かに動かされたとき、「手がどのように動いたか」を簡単に知覚できます。一方で、自分の意思で手を動かすような場合には、よほど意識を集中しないと「自分の手がどう動いたのか」を感じていません。このように、手や足などの身体を自分で動かした時と、何かに動かされた時とでは、不思議なことに感じ方が異なります。自分の意思で動かす時には、身体運動を司る大脳皮質の運動野から筋肉を動かす指令信号が筋肉に伝わり筋肉を収縮させます。そして、手にある触覚などの感覚受容器が身体の動きに応答し、その 情報が大脳皮質の感覚を司る脳領域の体性感覚野に伝えられます。一方で、他人に手を動かされた場合は、感覚受容器から体性感覚野に感覚情報が伝わるだけになります。このことから、感じ方の違いは、「自分の意思で動かす時には、運動を司る脳領域から体性感覚を司る脳領域に運動指令に相当する情報が伝えられ、末梢から一次体性感覚野にもたらされる感覚情報が修正される」ことが原因ではないか、という仮説が考えられていましたが、それをとらえることはできていませんでした。

そこで、本研究では、サルが手を伸ばしてレバーを引く作業をする際に、体性感覚野と運動野の活動や、感覚受容器からの信号、筋肉の活動などを同時に計測しました。そしてその膨大な実験データをAIによる脳情報解読技術で解析したところ、体性感覚野が手を動かすよりも前の時点に運動野から“これからはじまる動き”に関する『事前』情報を受け取っているという証拠を見つけることができました。このことは、私たちの脳はあらかじめ、どのように身体が動くのか、それにより、どのような感覚情報がくるのかを予測することができることを示 唆しています。そして、その事前情報をもとに私たちにとって重要な感覚情報だけを知覚できるようになっていると推察されます。本研究成果により、私たちが手を動かしてモノを触るときの脳内メカニズムの理解がより進み、脳梗塞や脊髄損傷後の体性感覚麻痺に対する人工触覚インターフェイスの開発に貢献することが期待できます。

本研究は日本医療研究開発機構からの支援を受け、国立精神・神経医療研究センター、生理学研究所、京都大学との共同研究で行われたものであります。