随意運動の発現における大脳前頭葉内の階層的情報処理機構

• Project/Area Number: 18680035
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neurophysiology and muscle physiology
• Research Institution: Tamagawa University
• Principal Investigator: 星 英司 Tamagawa University, 脳科学研究所, 准教授 (50407681)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥24,830,000 (Direct Cost: ¥19,100,000、Indirect Cost: ¥5,730,000); Fiscal Year 2007: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000); Fiscal Year 2006: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
• Keywords: 前頭前野 / 運動前野 / 一次運動野 / 随意運動 / 到達運動 / 前頭葉 / 動作企画 / 機能連関 / 神経生理学 / 神経解剖学 / 認知 / 運動 / 階層構造

Research Abstract

神経生理学的研究では、前年度に引き続き、行動課題を遂行中の被験体より細胞活動の記録を行った。今年度は記録部位を前頭前野に広げることにより、前頭葉を構成する3領域(前頭前野、運動前野、一次運動野)からの記録を完了させた。オフライン解析によって、細胞活動を詳細に検討したところ、各領野が営む機能は大きく異なることが分かった。1.前頭前野には、視覚物体情報に基づいた動作選択の過程が反映されていた。2.運動前野には、選択された動作内容情報を実際の動作に変換する過程が反映されていた。3.一次運動野には、これらの過程への関与は見出されないが、特定された運動を遂行する際に顕著な活動を示す細胞が多数見出された。以上の結果は、前頭葉内に機能的な階層構造が有ることを明らかにした。神経解剖学的研究では、運動前野にシナプスを越えて伝搬する性質のあるトレーサーを注入することによって、複数のシナプスを跨いだスケールでの前頭葉内のネットワーク構造を解析した。一連の解析の結果、運動前野はシナプスを複数跨いだレベルで前頭前野の幅広い領野より入力を受け取ることが明らかとなった。従来の知見と併せることにより、前頭前野から運動前野へ、そして、運動前野から一次運動野へと至る階層性に関する構造的基盤が明らかとなった。従って、本研究を通して、随意運動の発現過程における前頭葉内の階層的情報処理機構に関して、構造的かつ機能的な証拠を提供することができた。

Research Products

• [Journal Article] Role of the lateral prefrontal cortex in executive behavioral control (2008)
  • Author(s): Tanji, J.
  • Journal Title: Physiol. Rev. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distinctions between dorsal and ventral premotor areas: anatomical connectivity and functional properties (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Journal Title: Curr. Opin. Neurobiol. 17 Pages: 234-242
  • NAID: 40017135548
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential involvement of the prefrontal, premotor, and primary motor cortices (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Journal Title: rule-based motor behavior, Oxford University Press Pages: 159-176
• [Journal Article] Distinctions between dorsal and ventral premotor areas : anatomical connectivity and functional properties. (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Journal Title: Curr. Opin. Neurobiol. (In press)
  • NAID: 40017135548
• [Journal Article] Differential involvement of neurons in the dorsal and ventral premotor cortex during processing of visual signals for action planning. (2006)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Journal Title: J. Neurophysiol. 95 Pages: 3596-3616
• [Presentation] Activity of neurons of the macaque premotor cortex suggests its involvement in converting a concept for action into a motor plan (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Organizer: Society for Neuroscience, U.S.A.
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center
  • Year and Date: 2007-11-07
• [Presentation] A neuronal pathway for conditional motor behavior: organization of multisynaptic input to dorsal premotor cortex from inferior temporal cortex in macaque monkeys (2007)
  • Author(s): Takahra, D.
  • Organizer: Society for Neuroscience, U.S.A.
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center
  • Year and Date: 2007-11-05
• [Presentation] Organization of multisynaptic inputs from temporal and parietal lobes to prefrontal cortex in macaque monkeys (2007)
  • Author(s): Hirata, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience, U.S.A.
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center
  • Year and Date: 2007-11-05
• [Presentation] Premotor cortex is involved in converting a concept for action into amotor plan (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Organizer: 日本神経科学学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Book] 思考とアクションを支える神経細胞活動 (2008)
  • Author(s): 星 英司
  • Publisher: 玉川大学出版部
• [Book] Differential involvement of the prefrontal, premotor, and primary motor cortices in rule-based motor behavior (2007)
  • Author(s): Hoshi, E.
  • Publisher: Oxford University Press
• [Remarks]
  • URL: http://www.tamagawa.ac.jp/sisetu/gakujutu/brain/tanji/hoshi/hoshi.htm