予測・推論の神経機構の研究

• Project/Area Number: 18020005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 筒井 健一郎 Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 准教授 (90396466)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2007: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2006: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: サル / 単一ニューロン活動 / 予測 / 推論 / 前頭連合野 / 連合野 / 機能的MRI

Research Abstract

刺激をカテゴリ的に認識し、それを基に推論を行う「カテゴリ推論課題」を遂行中に、前頭連合野背外側部(DLPFC)および前頭眼窩部(OFC)から単一ニューロン活動の記録を行った。現在までに記録したニューロンの数はまだ少ないが、その結果の概要は以下の通りである。DLPFCおよびOFCの、いずれの領域からも、視覚刺激に反応するニューロンが記録された。それらの多くのニューロンは、刺激の意味(刺激がジュースを予告しているか、あるいは、食塩水を予告しているか)に基づいて異なる反応をしていた。そのようなニューロンについて、活動を記録しながら、刺激と報酬の関係を逆転させると、DLPFCとOFCのニューロンの間に、大きな性質の違いがあることがわかった。すなわち、DLPFCのニューロンは、逆転後の第一試行で刺激と報酬の関係が逆転したことにサルが気づき、その次の試行から行動を逆転させるのに対応して、刺激選択性をただちに逆転させた。一方、OFCのニューロンは、刺激と報酬の関係が逆転してサルの行動が逆転した後も、すぐには刺激選択性を逆転させず、刺激選択性が逆転するのに1ブロックないし数ブロックかかるものが大部分であった。また、新規刺激群を導入した場合には、DLPFCのニューロンは、刺激に対するサルの行動が分化するのに伴って、ただちに刺激選択性を示すようになったのに対して、OFCのニューロンは、サルの行動が分化したのちもしばらくの間は、刺激に対して選択性を示ざず、意味に基づいた選択的反応が形成されるまで多くの試行数を要した。以上の結果から、DLPFCは、カテゴリを基にした推論過程に主導的な役割を担っていること、一方で、OFCは、経験に基づいて個別の刺激とその機能的意味(報酬)の連合を形成することに関与していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Personality-dependent dissociation of absolute and relative loss processing in orbitofrontal cortex. (2008)
  • Author(s): Fujiwara J, Tobler PN, Taira M, Iijima T, Tsutsui KI
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 27 Pages: 1547-1552
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Domain-related differentiation of working memory in the Japanese macaque (Macacafuscata) frontal cortex:a positron emission tomography study. (2008)
  • Author(s): Kojima T, Onoe H, Hikosaka K, Tsutsui KI, Tsukada H, Watanabe M
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 25 Pages: 2523-2535
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impairment of the discrimination of the direction of single-whisker stimulation induced by the lemniscal pathway lesion. (2007)
  • Author(s): Narumi T, Nakamura S, Takashima I, Kakei S, Tsutsui KI, Iijima T
  • Journal Title: Neuroscience Research 57 Pages: 579-586
  • NAID: 10024414145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Odor-driven activity in the olfactory cortex of an in vitro isolated guinea pig whole brain with olfactory epithelium. (2007)
  • Author(s): Ishikawa T, Sato T, Shimizu A, Tsutsui K, de Curtis M, Iijima T
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 97 Pages: 670-679
• [Journal Article] Impairment of the discrimination of the direction of single-whisker stimulation induced by the lemniscal pathway lesion. (2007)
  • Author(s): Narumi T, Nakamura S, Takashima I, Kakei S, Tsutsui K, Iijima T
  • Journal Title: Neuroscience Research 57 Pages: 579-586
  • NAID: 10024414145
• [Journal Article] Domain-related differentiation of working memory in the Japanese macaque (Macaca fuscata) frontal cortex : a positron emission tomography study (2007)
  • Author(s): Kojima T, Onoe H, Hikosaka K, Tsutsui K, Tsukada H, Watanabe M
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 25 Pages: 2523-2535
• [Presentation] Odor representation in the anterior piriform cortex of an in vitro isolated whole brain with the olfactory epithelium. (2007)
  • Author(s): Shimizu, A, Ishikawa, T, Kobayahi, T, Tsutsui, K.I, Iijima, T
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] A brain-machine interface for predicting both arm-reaching movements and posture maintenances. (2007)
  • Author(s): Hirose, H, Choi, K, Shiga, T, Tsutsui, KI, Sakurai, Y, Koike, Y, Iijima, T
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Discrete and common coding of gains and losses in the cingulate cortex. (2007)
  • Author(s): Fujiwara, J, Tobler, P. N, Taira, M, Iijima, T, Tsutsui, K.I
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Representation of reward probability in the rat striatum. (2007)
  • Author(s): Oyama, K, Gemba, E, Hernadi, I, Iijima, T Tsutsui, KI
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Involvement of the dorsolateral prefrontal cortex in inductive reasoning. (2007)
  • Author(s): Yamada, M, Sato, Y, Iijima, T, Tsutsui, KI
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Directional discrimination of whisker stimulation by rats in appetitive and aversive context. (2007)
  • Author(s): Koganezawa, N, Taguchi, A, Hikita, A Tsutsui, K.I. Iijima. T
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] A role of the lemniscal pathway in the single-whisker directional discrimination in rats. (2007)
  • Author(s): Nakamura, S, Narumi, T, Yoshizato, SI Ishii. H. Tsutsui, KI, Iijima, T
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Dual transneuronal tracing in the rat hippocampal formation by intracerebral injection of recombinant rabies virus vectors. (2007)
  • Author(s): Ohara, S, Inoue, K.I, Yamada, M Yamawaki, T, Tsutsui. K.I. Iijima, T
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] Performance of monkeys in a repeated group-reversal task requiring inductive reasoning. (2007)
  • Author(s): Sato, Y, Yamada, M, Iijima, T, Tsutsui, KI
  • Organizer: 37th Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] 改変狂犬病ウイルスベクターを用いた神経回路の二重標識 (2007)
  • Author(s): 大原慎也、井上謙一、山田真広筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ラット線条体における報酬確率の表現 (2007)
  • Author(s): 小山佳、玄蕃恵理、飯島敏夫、筒井健一郎
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 前頭連合野背側部の帰納的推論への関与 (2007)
  • Author(s): 佐藤祐太、山田宗和、飯島敏夫筒井健一郎
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 嗅上皮付き単離脳標本を用いた前梨状皮質における嗅覚表現の研究 (2007)
  • Author(s): 清水章、石川享宏、筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 一本ヒゲ刺激方向弁別における毛帯路系の役割 (2007)
  • Author(s): 中村晋也、鳴海毅亮、吉里信一郎筒井健一郎、飯島敏夫
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 上肢の到達運動と姿勢を再現できるブレインマシンインターフェース (2007)
  • Author(s): 廣瀬秀顕、崔圭完、筒井健一郎、櫻井芳雄小池康晴、飯島敏夫
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] サルによる反復グループ逆転課題の遂行と帰納的推論 (2007)
  • Author(s): 山田宗和、佐藤祐太、飯島敏夫筒井健一郎
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Remarks] 東北大学脳科学COEホームページ
  • URL: http://ja.sendaibrain.org/kyoten/tsutsui.html