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脳の時間の単位の進化:哺乳類6種における無侵襲脳波記録による検討

Publicly Offered Research

Project AreaChronogenesis: how the mind generates time
Project/Area Number 21H00304
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

伊藤 浩介  新潟大学, 脳研究所, 准教授 (30345516)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords脳進化 / 脳波 / 聴覚 / 霊長類 / 哺乳類 / 進化 / 脳
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、ヒト、マカクザル、マーモセット、そしてチンパンジーの霊長類4種のほか、イルカ、ウマといった霊長類以外の哺乳類を対象に、無侵襲(体を傷つけない)方法によって脳波を記録することで、脳の時間処理の進化を明らかにすることが目的です。とくに、聴覚における時間処理に焦点をあてて調べることで、言語や音楽の進化の謎に迫ることを目指します。

Outline of Annual Research Achievements

脳が外界を知覚する、まさにその機能が、脳の時間の最小単位を規定する。例えば聴覚では、数100ミリ秒の時間窓(時間幅)が単位となり、この時間窓内の刺激はひとつの聴覚イベントに統合されて聞こえる。この時間窓の長さには種差があっても不思議ではないが、これに種差があるかもしれないという可能性そのものが、これまでほとんど検討されたことがない。
そこで本研究は、ヒト、チンパンジー、マカクザル、マーモセットという霊長類4種に、霊長類以外の哺乳類であるイルカとウマの2種を加えた全6種を対象とした比較研究により、時間処理がとくに重要な聴覚に注目し、脳の知覚の時間窓の進化を明らかにすることを目的とした。脳活動の指標には、頭皮上から無侵襲で記録できる聴覚誘発電位を利用した。
昨年度の研究では、霊長類4種の比較を先行して行い、霊長類進化においてヒトで時間窓が延長した可能性を示す成果を得た(Itoh et al., 2022)。今年度はウマにおける聴覚誘発電位の記録に世界で初めて成功し、霊長類と非霊長類の大型哺乳類の比較が可能になることで、時間窓の種差においては「脳サイズの増大」より「神経細胞数の増大」が重要であることが明らかとなった。さらに別の大型非霊長類哺乳類であるイルカの脳波記録については、方法の改良に進展があったものの聴覚誘発電位の記録には成功していない(引き続き挑戦を続ける)。そこで代わりに、マウスの頭皮上無侵襲脳波記録に成功することで、小型の非霊長類哺乳類を評価対象に加え、これにより、大脳の時間窓の延長には「脳サイズの増大」より「神経細胞数の増大」が重要であるとの結論と整合性のある結果を得た。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Cerebral cortical processing time is elongated in human brain evolution2022

    • Author(s)
      Itoh Kosuke、Konoike Naho、Nejime Masafumi、Iwaoki Haruhiko、Igarashi Hironaka、Hirata Satoshi、Nakamura Katsuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1103-1103

    • DOI

      10.1038/s41598-022-05053-w

    • NAID

      120007185936

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparison of non-invasive, scalp-recorded auditory steady-state responses in humans, rhesus monkeys, and common marmosets2022

    • Author(s)
      Konoike Naho、Iwaoki Haruhiko、Miwa Miki、Sakata Honami、Itoh Kosuke、Nakamura Katsuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 9210-9210

    • DOI

      10.1038/s41598-022-13228-8

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A novel “dip-in electrode” method for electrode application to record noninvasive scalp electroencephalograms and evoked potentials in an awake common marmoset2022

    • Author(s)
      Itoh Kosuke、Konoike Naho、Iwaoki Haruhiko、Igarashi Hironaka、Nakamura Katsuki
    • Journal Title

      Neuroimage: Reports

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 100116-100116

    • DOI

      10.1016/j.ynirp.2022.100116

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 霊長類の無侵襲脳波記録で探るヒト脳機能の進化2022

    • Author(s)
      伊藤浩介
    • Organizer
      第61回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 霊長類の無侵襲脳波記録で探るヒト脳機能の進化2022

    • Author(s)
      伊藤浩介
    • Organizer
      都医学研セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Human brain evolution accompanied a prolongation of cerebral cortical sensory processing time: a non-invasive auditory evoked potential study in four primate species.2022

    • Author(s)
      Kosuke Itoh
    • Organizer
      NEURO2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 「霊長類学の百科事典」(中川尚史編)(分担執筆) 聴覚による知覚2023

    • Author(s)
      伊藤浩介
    • Publisher
      丸善出版
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 「カールソン神経科学テキスト 脳と行動 原書13版」(監訳:中村克樹) (分担翻訳)第7章:聴覚,身体感覚,化学感覚2022

    • Author(s)
      伊藤浩介
    • Total Pages
      777
    • Publisher
      丸善出版
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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