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脳幹-中脳神経回路による報酬予測誤差生成機構の解析

Research Project

Project/Area Number 18020019
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

小林 康  Osaka University, 生命機能研究科, 准教授 (60311198)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥5,700,000 (Direct Cost: ¥5,700,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Keywordsmonkey / learning / midbrain / dopamine / saccade / motivation / サッケード / 強化学習 / サル
Research Abstract

中脳の黒質緻密部や腹側被蓋野のドーパミン細胞(DAcel1)は報酬との連合で学習された手がかり刺激や報酬に対してphasicなバースト応答をすることによって大脳基底核などに報酬予測誤差(報酬に対する予測と現実に得られた報酬の差)を送り,「強化学習におけるシナプス可塑性を制御していると考えられている.Dacellにおいて報酬予測誤差がどうやって計算されるかということは強化学習機構を解明する上'で最も重要な問題の一つであると思われる.Dacellはドーパミン放出によるシナプス可塑性の制御という形で強化学習に重要な役割を果たしており,さまざまな部位から興奮性,抑制性入力を受けているが,それぞれの入力信号の性質が明らかにされていないために,いまだに報酬予測誤差の計算過程がわかっていない.脚橋被蓋核(PPTN)は脳幹のもっとも主要なアセチルコリン性細胞の核であり,古くから睡眠覚醒の調節,運動制御,注意や学習と関係が深いと考えられてきた.また,DAcel1に対してPPTNが最も強力な興奮性入力を供給していることからPPTNからの興奮性入力が,Dacellにおける報酬予測誤差信号の生成に重要な役割を果たしていることが示唆される.本研究ではサルに手がかり刺激で報酬量を予測させるような視覚誘導性サッカードを行わせ,その時のPPTNのニューロン活動を記録し,報酬予測誤差に対するPPTNのニューロン活動の寄与を調べた.報酬予測サッカード課題中のサルPPTNニューロンの活動を記録すると.PPTNの独立したニューロン群で
1)報酬予測の度合いによって大きさが変わる,cue呈示から始まり,サッカード運動あるいは報酬時まで続く持続的応答
2)報酬予測の度合いに無関係で一時的な報酬に対する直接の反応がみられるという実験結果が得られた。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Reward Prediction Error Computation in the Pedunculopontine Tegmental Nucleus Neurons.2007

    • Author(s)
      Kobayashi, Y.・Okada, KI.
    • Journal Title

      Ann N Y Acad Sci. 2007 Mar 7 1104

      Pages: 310-323

    • NAID

      130005448767

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reward Prediction Error Computation in the Pedunculopontine Tegmental Nucleus Neurons2007

    • Author(s)
      Y.Kobayashi, K.Okada
    • Journal Title

      Annals of the New York Academy of Science (In press)

    • NAID

      130005448767

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Context dependent property of visuomotor activities of pedunculopontine tegmental nucleus in primates2006

    • Author(s)
      岡田研一, 井上由香, 伊佐正, 小林康
    • Journal Title

      Neurosci Res Suppl Vol 55, Suppl

    • NAID

      130005449089

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Neuronal activities sufficient for reward prediction error computation in the Pedunculopontine Tegmental nucleus during visually guided saccade tasks in monkeys2006

    • Author(s)
      小林康, 岡田研一, 伊佐正, 井上由香
    • Journal Title

      Neurosci Res Suppl Vol 55, Suppl

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Influences of reward prediction on neuronal activity of the pedunculopontine tegmental nucleus during visually guided saccade tasks in monkeys2006

    • Author(s)
      K.Okada, Y.Inoue, T.Isa, Y.Kobayashi
    • Journal Title

      Society for Neurosci Abstr. 36

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Different groups of pedunculopntine tegrnental nucleus neurons signal the expected and actual task reward2007

    • Author(s)
      Yasushi, Kobayashi・Ken-ichi, Okada
    • Organizer
      Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      米国サンディエゴ
    • Year and Date
      2007-11-06
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Phasic responses of the pedunculopontine tegmental nucleus in primates2007

    • Author(s)
      Ken-Ichi, Okada・Yuka, Inoue・Tadashi, Isa・Yasushi, Kobayashi
    • Organizer
      日本神経科学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-09-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Different groups of pedunculopntine tegmental nucleus neurons signal the expected and actual task reward Yasushi Kobayashi, Ken-ichi Okada2007

    • Author(s)
      Yasushi, Kobayashi・Ken-ichi, Okada
    • Organizer
      日本神経科学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2007-09-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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