脳の情報コーディングにおける身体性の役割をBMI法で検討する

• Project/Area Number: 18047012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 櫻井 芳雄 Kyoto University, 文学研究科, 教授 (60153962)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000); Fiscal Year 2007: ¥4,900,000 (Direct Cost: ¥4,900,000); Fiscal Year 2006: ¥4,500,000 (Direct Cost: ¥4,500,000)
• Keywords: 情報コーディング / BMI / ニューロン / 樹状突起 / 場所特異性 / 場所細胞 / 海馬 / ラット / 同期発火 / 身体性

Research Abstract

昨年度に引き続き、ラットが自らの身体で反応する場合と、BMIにより身体を介さず特定の神経活動が反応を代行する場合について、すでに開発済みのRASICAとドデカトロードを用い、同じマルチ(多数)ニューロン活動を記録し解析した。まず、ラットの簡単な学習課題として移動式ノーズポーク課題を開発した。この課題は、ラットが反対側の壁に移動しそこにあいた穴に鼻先を入れる課題である。次に、その課題をBMIで行わせるための装置を構築した。すなわち、ラット自身が移動せずにマルチニューロン活動で反対側の壁を移動させる装置である。そして、その装置を用い行動を測定し、マルチニューロン活動の記録を進めた。また、ラットが一定の空間内を自由に移動する際の海馬体のマルチニューロン活動を、同じくRASICAとドデカトロードを組み合わせて記録し解析した。そして、1つのニューロンの細胞体から生起するスパイクと、樹状突起から生起するスパイク(dendritic spike)を分離することに成功した。さらに、ラットが空間内を移動する際、細胞体からのスパイクは特定の場所のみで発火することが多く(場所特異性)、一方樹状突起からのスパイクは場所特異性が低いことがわかった。すなわち海馬の錐体細胞は、樹状突起を介し他のニューロンから受け取る特異性の低い場所情報を、特定の場所をコードする特異性の高い情報に変換していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Coding of spatial information by soma and dendrite of pyramidal cells in the hippocampal CA1 of behaving rats. (2007)
  • Author(s): Takahashi, S., and Sakurai, Y.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience, 26 Pages: 2033-2045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of multineuron activity using the kernel method. (2007)
  • Author(s): Nomura, M., Sakurai, Y. and Aoyagi, T.
  • Journal Title: Journal of Robotics and Mechatronics 19 Pages: 364-368
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ブレインーマシン・インタフェースの現状と可能性 (2007)
  • Author(s): 櫻井芳雄
  • Journal Title: システム/制御/情報 51 Pages: 464-472
• [Journal Article] Dynamic synchrony of firing in the monkey prefrontal cortex during working memory tasks. (2006)
  • Author(s): Sakurai, Y., Takahashi, S.
  • Journal Title: Journal of Neuroscience 26 Pages: 10141-10153
• [Journal Article] マルチニューロン活動とブレインーマシンインターフェース (2006)
  • Author(s): 櫻井芳雄
  • Journal Title: 生体の科学 57 Pages: 292-297
• [Journal Article] マルチニューロン活動-セル・アセンブリ-ブレインーマシン・インターフェース (2006)
  • Author(s): 櫻井芳雄
  • Journal Title: 生理心理学と精神生理学 24 Pages: 57-67
  • NAID: 130004715501
• [Journal Article] Prediction of arm trajectory from a small number of neuron activities in the primary motor cortex (2006)
  • Author(s): Koike, Y., Hirose, H., Sakurai, Y., Iijima, T
  • Journal Title: Neuroscience Research 56 Pages: 146-153
  • NAID: 10020615813
• [Presentation] Spatial information coded by the soma and dendrite of ・・・. (2007)
  • Author(s): Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • Organizer: 37th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディェゴ(米国)
  • Year and Date: 2007-11-07
• [Book] ブレインーマシン・インタフェース最前線 (2007)
  • Author(s): 櫻井芳雄・八木透・小池康晴・鈴木隆文
  • Total Pages: 204
  • Publisher: 工業調査会
• [Book] Brain-machine interface to detect real dynamics of neuronal assemblies in the working brain. In "Complex Medical Engineering" (2007)
  • Author(s): Sakurai, Y.
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/