　実験では、健康な成人被験者が、11桁の数字から成る8種類の異なるキー押しの系列暗記とキー押し運動を5日間かけて練習した。具体的には、2～3桁のキー押しのまとまり（チャンク）を4個つなげたセットとして11桁の数字のキー押しを階層的に学習。その後、暗記した数字のキー押し系列を実行している時の脳活動を測定した。

　脳活動データは、多変量fMRI解析の一種であるRSA法という機械学習手法で解析。各脳部位の微細な活動パターンを3つに分類し、「脳内運動情報地図」として可視化した。3つの分類は、個々の指運動、連続した2～3個の指運動のまとまり（チャンク）、4個のチャンクのまとまり（系列全体）と定義した。

　その結果、個々の指運動の表現は、1次運動野付近に集中していた。これに対し、チャンクや系列全体の階層の高い運動表現は、1次運動野以外の脳領域に空間的に重なって表現されていることが分かった。従来の説では、表現の階層が異なれば対応する脳部位も異なるとされていたが、今回の実験結果では、機能的階層性と解剖学的階層性は必ずしも対応していなかった。つまり、大脳皮質領域の運動前野や頭頂連合野では、異なる階層の運動が同時に表現されていることが分かった。

　これらの研究結果は、身体がまひした患者の意図を読み取り、ロボットなどで運動を再構成するためのBMI技術開発において、効率的に運動情報の信号を得るための脳部位の同定、より効果的な運動推定手法の開発などへの応用が期待される。

脳が階層的に系列運動を表現・実行する（概念図）出典：情報通信研究機構

「医療技術」バックナンバー

アトピー性皮膚炎のかゆみを脳に伝えるために必要な物質を発見
九州大学は、アトピー性皮膚炎のかゆみが脳に伝わる際に、神経伝達物質「ニューロキニンB」が必要であることを発見した。同物質は受容体NK3Rを介して機能するため、NK3Rの阻害剤はアトピー性皮膚炎のかゆみを制御するための選択肢となり得る。
ピアニストの巧みな指さばきをかなえる生体機能の仕組みを発見
ソニーコンピュータサイエンス研究所が、ピアニストの巧みな指さばきをかなえる感覚運動統合機能の仕組みを発見した。脳神経系が巧緻運動に最適化されているかが、熟達者の個人差を生む要因となっていることが分かった。
3Dスキャンを用いて異なるスケールの脳活動を連結する技術
京都大学は、3Dスキャン技術を解剖生理学に応用し、細胞分布の解像度に迫る精度で、脳全体のスキャン画像を重ね合わせる技術を開発した。さまざまな規模の脳活動を連続的に分析できるようになるため、脳のシステムを深く理解するのに役立つ。
脳情報動態の多色HiFi記録を可能にする超高感度カルシウムセンサーを開発
東京大学は、脳情報動態の多色HiFi記録を可能にする超高感度カルシウムセンサーの開発に成功したと発表した。自閉症などの精神疾患や、てんかんなど神経疾患の病態解明につながることが期待される。
大脳の領域同士のつながりを模倣した人工神経組織を作製
東京大学生産技術研究所は、ヒトiPS細胞を用いて、大脳の領域同士のつながりを模倣した人工神経組織を作製することに成功した。作製した人工組織は、大脳内の神経回路や関連疾患の研究などに役立てることができる。
「根気」を生み出す脳内メカニズムを解明
慶應義塾大学が、目標の達成まで行動を続ける「根気」を生み出す脳内メカニズムを解明した。根気を継続するには、腹側海馬の活動を抑制する必要があり、その活動抑制にセロトニンが関与していることが分かった。