感覚学習と運動学習の神経基盤: 機能的接続

人間の手の位置の認識は多感覚です。 脳は網膜上の画像から視覚的に、また関節や筋肉の受容体から固有受容的にそれを推定できます。 これらの知覚を決定する感覚入力は、環境要因 (照明など) や内部要因 (移動履歴など) の変化の影響を受けます。 視覚と固有受容の推定を多感覚的に統合することで、そのような変化に柔軟に対応できるようになります。 たとえば、水に浸した手で皿を洗うと、水が光を屈折させるため、視覚と固有受容の間に空間的なずれが生じます。 脳は、視覚および/または固有受容による手の位置の推定値を再調整し、また運動コマンドを調整する (視覚運動適応) ことによって、この矛盾を解決します。 これらの適応プロセスの神経基盤はほとんど理解されていません。 この研究の目的は、多感覚学習と視覚運動学習が脳の感覚領域と他の領域の間の安静状態の接続性の変化を伴うかどうかを調べることです。

最初のセッションは、機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) と行動タスクの習熟セッションで、30 ～ 40 分かかることが予想されます。 被験者はまず、最初のスクリーニング中に与えられた回答を確認するためにスクリーニングフォームに記入し、利き手を定量化するためにエディンバラの利き手インベントリを確認します。 被験者がまだ資格がある場合、被験者は模擬スキャナーに横たわって機能的課題を実行します。被験者は左手の人差し指を木の棒にテープで固定され、チームの実験者がスキャナーの外側で棒を使って指を操作します。 被験者は右手でボタンを押すことでさまざまな動きに反応します。 被験者には、スキャナの隣の部屋にある装置で実行される行動タスクも紹介されます。被験者はタッチスクリーンの前に座り、鏡に映ったターゲットを指差します。

この時点で被験者がメインセッションに進むことに興味がある場合は、メインセッションがスケジュールされ、グループの割り当てが決定されます。 3つのグループがあります:

1. 視覚固有受容の再調整 (知覚学習)
2. 視覚運動適応（運動学習）
3. 制御 (学習なし)

メインセッションは約2時間かかります。 被験者はまずMR安全性スクリーニングフォームに記入します。 次に、被験者は行動タスクのいくつかの練習試行を実行して、被験者にタスクを思い出させます。 これに続いて、最初の安静状態スキャン (12 分)、行動タスクの 20 ～ 30 分のベースライン ブロック (学習なし)、2 回目の安静状態スキャン (12 分)、行動タスクの 20 ～ 30 分の学習ブロックが続きます。行動タスク（グループの割り当てに応じて、知覚学習、運動学習、または学習なし）、および 3 回目の安静状態スキャン（12 分）。 最後に、被験者はスキャナーで機能タスクを実行します (習熟セッションと同じ、12 分)。 合計）と解剖学的スキャン（約 6 分）。 セッションは、被験者の手順に関する主観的な経験に関するいくつかの質問で終了します。