Role of cerebro-cerebellar interactions in adaptive behavioral control
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21H04810
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田中 真樹 北海道大学, 医学研究院, 教授 (90301887)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥41,340,000 (Direct Cost: ¥31,800,000、Indirect Cost: ¥9,540,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | 行動戦略 / エラー / 大脳小脳連関 / 小脳歯状核 / 補足眼野 / LFP / 眼球運動 / 非ヒト霊長類 / エラー検出 / 学習機構 / エラー信号 / 霊長類 / 適応制御 |
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| Outline of Research at the Start |
普段、難しい作業をするときは「落ち着いてゆっくりやる」ことで乗り切ろうとする。最近の研究によって、行動上の失敗を予測または検出し、行動戦略を切り替えて維持することに小脳－大脳経路が関与する可能性が示唆されている。本研究では、サルの行動解析、小脳および大脳前頭葉からの神経活動記録、同部の電気および光刺激などを組み合わせてこれを検証する。小脳による高次脳機能制御のメカニズムを具体的なニューロン活動と神経回路のレベルで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
「慎重を要する状況における行動の制御に外側小脳と前頭葉皮質の機能連関が関与する」との作業仮説を検証するために研究を行った。標的と反対方向に眼球運動を行うアンチサッカード課題をサルに訓練し、次の試行で標的に向かうプロサッカードの潜時が延長することを行動抑制の指標として実験を行うことを計画した。
令和5年度までに、当初計画を上回る様々な知見が得られた。その大きな理由は、行動課題を変更したことにある。ルールを事前に提示する従来の課題では、反応時間を遅らせて正解率を向上させる戦略をとることが多く、解析対象となるエラー試行が少ない上、次試行での反応時間の延長がしばしば認められないという問題があった。このため、固視点ではなく標的の色でルールを提示し、さらにプロサッカードに時間制限を設けた。小脳歯状核ニューロンの一部がアンチサッカード課題で運動方向を誤った直後に活動を変化させるとともに、プロサッカードの反応時間によって活動を段階的に変化させることを前年度までに見出していたが、今年度は複数個体からのデータを蓄積することでこの現象を確実にすることができた。また、当初計画に無かった補足眼野の局所場電位(LFP)の層別解析と小脳核の単発電気刺激を組み合わせることで、運動直後に認められるエラー関連成分は小脳核から入力を受ける層で強いことを見出している。ただし、これまで用いていた多点電極の極間距離が大きいため、今後はさらに空間解像度を上げて検討する必要がある。
また、同様の眼球運動課題の最中に、前試行の種類によって大脳や線条体の脳波律動が変化すること、大脳の電気刺激による線条体の応答もこれに伴って変化することを当研究室の別の研究課題で発見している。令和6年度からは基盤Sとしてこれらを統合した研究を行い、大脳小脳連関によるエラー検出機構と、その後の慎重な行動制御への皮質線条体経路の関与を明らかにする。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(42 results)
