悲観的な価値判断と相関する大脳皮質ー線条体における新たなベータ波

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 18H04943
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 雨森 賢一 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (70344471)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 霊長類 / ベータ振動 / 不安障害 / 意思決定 / 線条体 / ドーパミン / 情動 / コヒーレンス解析 / 大脳基底核 / 神経振動 / ベータ波

Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質－大脳基底核の局所電場電位 (LFP) のベータ振動現象は、黒質ドーパミン (DA) 細胞の異常によって引き起こされるパーキンソン病 (PD) やその動物モデルで顕著に表れ、運動の制御に関わると考えられてきた。こうした中、研究代表者らは、価値判断の悲観度を定量化できる葛藤課題を考案し、課題遂行中のマカクザルの大脳皮質－大脳基底核から LFP 記録を行ってきた。本研究では、これまで記録したデータのみならず、新たに大脳皮質下領域から神経活動や LFPを計測し、これまで報告されてきた運動制御だけではなく、情動や価値判断に特徴的に応答するベータ振動 (情動ベータ振動) が存在することを示す。当該年度は、これまで長年にわたって記録してきたデータを用い、線条体の局所電場電位のベータ振動に着目し、この線条体ベータ波が悲観的な意思決定と相関することを突き止めた。特に、本年度は、これまで蓄えてきた線条体のLFPデータを用い、悲観的な意思決定を表す神経活動の同定を目指した。この研究では、不安や負の結果に対する価値判断を定量的に取り扱うことのできる葛藤課題を遂行中のマカクザルの線条体からLFPを記録した。刺激をあたえている際に尾状核における電場電位を同時に記録したところ，ひき起こされた悲観的な価値判断に相関してベータ波の活動が変化することがわかった．これらのことから，尾状核の局所の神経回路は悲観的な価値判断に因果的にかかわり，尾状核における電場電位のベータ波はこの不安に似た状態と相関して活動することが示された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マサチューセッツ工科大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ハーバード大学(米国)
• [Int'l Joint Research] ブラウン大学(米国)
• [Journal Article] Striatal Beta Oscillation and Neuronal Activity in the Primate Caudate Nucleus Differentially Represent Valence and Arousal Under Approach-Avoidance Conflict (2020)
  • Author(s): Amemori Ken-ichi、Amemori Satoko、Gibson Daniel J.、Graybiel Ann M.
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 14 Pages: 89-89
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00089
  • NAID: 120006826716
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Approach-Avoidance Conflict in Major Depressive Disorder: Congruent Neural Findings in Humans and Nonhuman Primates (2020)
  • Author(s): Ironside Maria、Amemori Ken-ichi、McGrath Callie L.、Pedersen Mads Lund、Kang Min Su、Amemori Satoko、Frank Michael J.、Graybiel Ann M.、Pizzagalli Diego A.
  • Journal Title: Biological Psychiatry Volume: 87 Issue: 5 Pages: 399-408
  • DOI: 10.1016/j.biopsych.2019.08.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microstimulation of primate neocortex targeting striosomes induces negative decision‐making (2020)
  • Author(s): Amemori Satoko、Amemori Ken‐ichi、Yoshida Tomoko、Papageorgiou Georgios K.、Xu Rui、Shimazu Hideki、Desimone Robert、Graybiel Ann M.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 51 Issue: 3 Pages: 731-741
  • DOI: 10.1111/ejn.14555
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Predominant Striatal Input to the Lateral Habenula in Macaques Comes from Striosomes (2019)
  • Author(s): Hong Simon、Amemori Satoko、Chung Emily、Gibson Daniel J.、Amemori Ken-ichi、Graybiel Ann M.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 29 Issue: 1 Pages: 51-61.e5
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.11.008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Striatal Microstimulation Induces Persistent and Repetitive Negative Decision-Making Predicted by Striatal Beta-Band Oscillation (2018)
  • Author(s): Amemori Ken-ichi、Amemori Satoko、Gibson Daniel J.、Graybiel Ann M.
  • Journal Title: Neuron Volume: 99 Issue: 4 Pages: 829-841.e6
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2018.07.022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Miniaturized neural system for chronic, local intracerebral drug delivery (2018)
  • Author(s): Dagdeviren Canan、Ramadi Khalil B.、Joe Pauline、Spencer Kevin、Schwerdt Helen N.、Shimazu Hideki、Delcasso Sebastien、Amemori Ken-ichi、Nunez-Lopez Carlos、Graybiel Ann M.、Cima Michael J.、Langer Robert
  • Journal Title: Science Translational Medicine Volume: 10 Issue: 425 Pages: 2742-2742
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aan2742
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of striosome matrix compartments in modular reinforcement learning: how striatal dysfunction induces persistent and repetitive decision-making (2020)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: MACS International Symposium: Computational principles in active perception and reinforcement learning 2020年2月14日 MACS教育プログラム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Physiological and Genetic Approaches to Identify Primate Cortico-Basal Ganglia Structures Generating Anxiety (2020)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: ASHBi SEMINAR
  • Invited
• [Presentation] Striatal beta oscillation in the primate caudate nucleus sequentially responded to valence and arousal under approach-avoidance conflict (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 「オシロロジー」 2019 年度第2回領域会議
  • Invited
• [Presentation] Physiological and Genetic Approaches to Identify Primate Striatal Structures Causally Involved in Generating Anxiety (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 第4回「脳情報動態」領域会議
  • Invited
• [Presentation] ヒトとマカクザルで共通した不安と葛藤に対する帯状回応答 (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 第176回 白眉セミナー
  • Invited
• [Presentation] 接近回避葛藤下の意思決定を制御する前帯状皮質膝前部－ストリオソーム回路 (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 第6回アジア神経精神薬理学会(AsCNP2019、第49回日本神経精神薬理学会(JSNP2019)、 第29回日本臨床精神神経薬理学会(JSCNP2019)
  • Invited
• [Presentation] 霊長類尾状核のベータ波活動と神経活動は葛藤下の意思決定の価値と意欲を別々に再現する (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: NEURO2019 (第42回日本神経科学大会、第62回日本神経化学会大会) 2019年7月27日
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Primate cortico-striosome circuit was causally related to the induction of pessimistic decision-making (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: Neuroscience 2019 サテライトシンポジウム 大脳基底核の機能と疾患の新たな理解
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 接近回避葛藤下の意思決定を制御する前帯状皮質膝前部－ストリオソーム回路 (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 「脳情報動態」第3回領域会議
  • Invited
• [Presentation] Striatal beta oscillation and neuronal activity in the primate caudate nucleus differentially represent valence and arousal under approach-avoidance conflict (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 「オシロロジー」 2019 年度第 1 回領域会議
  • Invited
• [Presentation] 霊長類の不安回路を計算論でひも解く (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 人工知能学会全国大会 企画セッション「22世紀チャレンジ」
  • Invited
• [Presentation] 接近回避葛藤下の意思決定をコントロールする帯状回皮質－ストリオソーム回路 (2019)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Organizer: 生命機能研究科セミナー （大阪大学基礎工学部）
  • Invited
• [Presentation] Cortico-basal ganglia circuits generating anxiety-like states in primates. (2018)
  • Author(s): K Amemori
  • Organizer: German-Japanese Workshop, New Directions In Systems Neuroscience (University of Tubingen)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A cortico-basal ganglia circuit generating anxiety-like state in primates. (2018)
  • Author(s): K Amemori
  • Organizer: Hakubi Annual Report (Kyoto University) 2019.
  • Invited
• [Presentation] Cortico-striosome pathway in decision-making and anxiety (2018)
  • Author(s): Ken-ichi Amemori
  • Organizer: The Hakubi Autumn Camp (Hakubi Center, Kyoto University)
  • Invited
• [Presentation] Dissociable roles of cortico-striatal circuits in inducing abnormally repetitive negative decisions in primates (2018)
  • Author(s): Ken-ichi Amemori
  • Organizer: Interdisciplinary Seminar on Primatology (Primate Research Institute, Kyoto University)
  • Invited
• [Presentation] Identification of primate emotional circuits controlling anxiety and persistency (2018)
  • Author(s): Ken-ichi Amemori
  • Organizer: Conference for Joint Usage (Kyoto University Primate Research Institute)
  • Invited
• [Presentation] Beta oscillations in the primate striatum predict repetitive negative decision-making states induced by microstimulation (2018)
  • Author(s): Amemori K, Amemori S, Gibson DJ, Graybiel AM
  • Organizer: Society for Neuroscience Abstract
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Computational phenotyping of brain-behavioral relationships underlying approach-avoidance decision making in major depressive disorder (2018)
  • Author(s): Pedersen ML, Ironside M, McGrath CL, Amemori K, Kang M, Graybiel AM, Frank MJ, Pizzagalli DA
  • Organizer: Society for Neuroscience Abstract
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electrochemical recording of striatal dopamine in non-human primates performing reward-biased tasks (2018)
  • Author(s): Schwerdt HN, Stanwicks L, Amemori K, Shimazu H, Yoshida T, Amemori S, Langer R, Cima MJ, Graybiel AM
  • Organizer: Society for Neuroscience Abstract
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Microstimulation of primate caudate nucleus induces an abnormal repetition of negative decisions predicted by beta oscillatory activity (2018)
  • Author(s): K Amemori, S Amemori, DJ Gibson, AM Graybiel
  • Organizer: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Int'l Joint Research
• [Book] ブレインサイエンスレビュー (2020)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Total Pages: 30
  • Publisher: クバプロ
• [Book] Clinical Neuroscience (2020)
  • Author(s): 雨森 賢一
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 中外医薬
• [Remarks] 持続する悲観的な意思決定の源となる神経メカニズムを解明 －不安が頭から離れない原因とは－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180809_5.html
• [Remarks] Neuroscientists get at the roots of pessimism
  • URL: http://news.mit.edu/2018/neuroscientists-brain-caudate-nucleus-pessimism-decision-making-0809