主観的想起の神経基盤 : サルによる包括的アプローチ

• Project/Area Number: 09J08747
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Experimental psychology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松井 鉄平 東京大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 磁気共鳴画像法 / マカクサル / 自発的神経活動 / 長期記憶 / 下部側頭葉 / 記憶想起 / 前頭前野 / 頭頂葉 / fMRI / 霊長類 / 大脳ネットワーク / 大脳高次機能

Research Abstract

本研究の目的は、認知的な意味が明確にされていないRetrieval Success現象の神経基盤を、サルにおける機能的磁気共鳴画像法(fMRI)による機能的ネットワークマッピングと電気生理学的記録を通して明らかにすることである。長期記憶にとって重要なことが分かっているサルの側頭葉嗅周皮質と機能的結合がある部位をfMRIにより同定し、Retrieval Success関連領域の候補を同定する。昨年度は、fMRIにより測定した脳の自発活動の時間的相関を利用して機能的結合をマッピングする方法(FC-fMRI法)を側頭葉嗅周皮質を含む下部側頭葉に対して最適化した。まず、マルチチャネル式送受信コイルを導入し、下部側頭葉に最適化したfMRI撮像パラメータを決定した。また、自発活動が効率良く検出できるタイプの麻酔薬(デクスメデトミジン)をサルのFC-fMRIで使用するプロトコルを開発した。更に、生理学的ノイズをデータ解析により軽減するため、画像ベースでの体動検出システム、独立成分分析によるノイズ除去、一般線形モデルによるノイズ除去を組み合わせた解析手法を開発した。このように実験・解析の両面で最適化したFC-fMRI法を用いて、3頭のサルから下部側頭葉の機能的結合マッピングを行った。このマッピングの結果を用いて嗅周皮質と、嗅周皮質との機能的結合が確認された前頭前野において同時電気生理記録を行い、FC-fMRI法に機能的結合を確認した部位では電気生理学的にも機能的結合が検出出来ることを確認した。

Research Products

• [Journal Article] Functional Connectivity between Anatomically Unconnected Areas is Shaped by Collective Network-Level Effects in the Macaque Cortex (2012)
  • Author(s): Adachi Y, Osada T, Spoms O, Watanabe T, Matsui T, Miyamoto K, Miyashita Y
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: (掲載決定)(印刷中) Issue: 7 Pages: 1586-1592
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr234
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct comparison of spontaneous functional connectivity and effective connectivity measured by intracortical microstimulation : an FMRI study in macaque monkeys (2011)
  • Author(s): Matsui T, Tamura K, Koyano KW, Takeuchi D, Adachi Y, Osada T, Miyashita Y
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: 21 Issue: 10 Pages: 2348-2356
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct comparison of spontaneous functional connectivity and effective connectivity measured by intracortical microstimulation : an fMRI study in macaque monkeys. (2011)
  • Author(s): Teppei Matsui, Keita Tamura, Kenji W.Koyano, Daigo Takeuchi, Yusuke Adachi, Takahiro Osada, Yasushi Miyashita
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: (掲載確定(印刷中))
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo visualization of single-unit recording sites using MRI-detectable elgiloy deposit marking. (2011)
  • Author(s): Kenji W.Koyano, Akinori Machino, Masaki Takeda, Teppei Matsui, Ryoko Fujimichi, Yohei Ohashi, Yasushi Miyashita
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology Volume: 105 Pages: 1380-1392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polysynaptic neuronal connectivity of S1 cortex revealed by simultaneous electrical microstimulation and fMRI in macaque monkeys (2010)
  • Author(s): Teppei Matsui, Keita Tamura, Kenji W.Koyano, Daigo Takeuchi, Tomomi Watanabe, Yusuke Adachi, Takahiro Osada, Yasushi Miyashita
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences Volume: 60
• [Journal Article] Metal deposit mark of elgiloy electrode is detectqable using high-field MRI : an in vivo method to localize the recording sites. (2009)
  • Author(s): Kenji W.Koyano, et al.
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences 59(Suppl 1) Pages: 528-528
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effects of network properties of directed anatomical connections on functional connectivity between macaque cortical areas (2011)
  • Author(s): Adachi Y, Osada T, Sporns O, Watanabe T, Matsui T, Miyamoto K, Watanabe T, Miyashita Y
  • Organizer: Annual Meetings of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: コンベンションセンター(ワシントンDC、米国)
  • Year and Date: 2011-11-15
• [Presentation] Similarities and differences of functional connectivity as measured by spontaneous correlation of fMRI signals and effective connectivity as measured by simultaneous intracortical microstimulation and fMRI (2011)
  • Author(s): Matsui T, Koyano KW, Tamura K, Watanabe T, Adachi Y, Osada T, Miyashita Y
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Role of directionality of axonal projections in shaping functional connectivity between macaque cortical areas (2011)
  • Author(s): Adachi Y, Osada T, Watanabe T, Matsui T, Miyamoto K, Watanabe T, Miyashita Y
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] In vivo reconstruction of recorded neuron positions on magnetic resonance images using elgiloy metal deposit markers. (2010)
  • Author(s): Kenji W.Koyano, Akinori Machino, Masaki Takeda, Teppei Matsui, Ryoko Fujimichi, Yohei Ohashi, Yasushi Miyashita
  • Organizer: 米国神経科学大会 2010
  • Place of Presentation: San Diego, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Comparison of spontaneous functional connectivity and effective connectivity as measured by electrical microstimulation in macaque monkeys. (2010)
  • Author(s): Teppei Matsui, Keita Tamura, Kenji W.Koyano, Daigo Takeuchi, Tomomi Watanabe, Yusuke Adachi, Takahiro Osada, Yasushi Miyashita
  • Organizer: 米国神経科学大会 2010
  • Place of Presentation: San Diego, U.S.A.
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Polysynaptic neuronal connectivity of S1 cortex revealed by simultaneous electrical microstimulation and fMRI in macaque monkeys (2010)
  • Author(s): Teppei Matsui, Keita Tamura, Kenji W.Koyano, Daigo Takeuchi, Tomomi Watanabe, Yusuke Adachi, Takahiro Osada, Yasushi Miyashita
  • Organizer: 第87回日本生理学会
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール(岩手県 盛岡市)
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Presentation] 同時微小電気刺激・機能的磁気共鳴画像法による麻酔下マカクサル一次体性感覚野の機能的結合解析 (2010)
  • Author(s): 松井鉄平、小谷野賢治、田村啓太、渡辺朋美、竹内大吾、足立雄哉、長田貴宏、宮下保司
  • Organizer: 第10回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学安田講堂(東京都 文京区)
  • Year and Date: 2010-05-01
• [Presentation] Effective connectivity in the somatosensory system of macaque monkeys revealed by simulatenous electrical microstimulation and functional magnetic resonance imaging. (2010)
  • Author(s): Teppei Matsui, et al.
  • Organizer: グローバルCOEプログラム「生体シグナルを基盤とする統合生命学」国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学安田講堂(東京)
  • Year and Date: 2010-03-05
• [Presentation] Metal deposit mark of elgiloy electrode is detectqable using high-field MRI : an in vivo method to localize the recording sites. (2009)
  • Author(s): Kenji W.Koyano, et al.
  • Organizer: 第36回国際生理学会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2009-08-01