皮質脳波記録法を用いた視覚学習に伴う脳機能マップの可塑性の検証

• Project Area: Integrative studies of neural mechanisms and advanced information technologies for perception of material and surface qualities
• Project/Area Number: 23135512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 川嵜 圭祐 新潟大学, 医歯学系, 助教 (60511178)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 神経科学 / 視覚生理学 / 皮質脳波法 / 認知脳科学 / 視覚認知学習 / 皮質脳波記録法 / 大脳生理学 / マカクザル

Outline of Annual Research Achievements

霊長類の大脳皮質下側頭葉には特定の種類の物体の形や色を専門的に処理する部位が存在する。これらの機能モジュールが認知学習を習得する際にどのようなどのような機能的な変化を引き起こしているのか？本研究では大脳皮質の広い領域から長期間にわたり高時空間分解能で記録が可能な皮質脳波（Electrocorticogram（ECoG））法をサル下側頭葉皮質に適用して、質感の知覚、情報処理の経験依存的な側面を明らかにすることを目的に以下の実験を行った。
①ECoG法によって上側頭溝を含む下側頭葉皮質の視覚モジュールマップを高い時空間分解能で同定する、②サルが訓練によって、色、形、動きを組み合わせてつくりだされる新規物体カテゴリ学習を習得できるか行動学的に検証する、③学習に伴う機能マップの変化を同定する。
①について、下側頭葉皮質での長期ECoG法を確立して、広範囲における視覚応答の伝搬様式を高時空間分解能で可視化することに成功した。視覚応答は、いくつかの速度、方向の異なる神経活動伝搬が複数回繰り返す様子としてとらえられた。先行研究から視覚モジュールは階層的な視覚情報処理によって形成されていくと示唆されてきたが、今回の結果は視覚モジュール形成過程において、階層的処理に加え、動的な繰り返し現象が重要であることを示唆する。また応答の時間周波数解析によって30-100Hz程度の比較的高い周波数成分に形と動きのモジュールが見出されることがわかった。②についてニホンザルに１頭に記号を使った動物・非動物動画のカテゴリ分け課題を訓練することに成功した。初学習の動画セットを学習後、新規動画セットを訓練するとより早くカテゴリ分けを習得することがわかった。③について、見慣れた動画セットと新規動画セットに対する時間周波数応答に差が見いだされた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Intrasulcal electrocorticography in macaque monkeys with minimally invasive neurosurgicalprotocols (2011)
  • Author(s): Matsuo T, Kawasaki K, Osada T, SawahataH, Suzuki T, Shibata M, Miyakawa N, Nakahara K, Iijima A, Sato N, Kawai K, Saito N, Hasegawa I
  • Journal Title: Front Syst Neurosci Volume: 5 Pages: 34-34
  • DOI: 10.3389/fnsys.2011.00034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local and retrograde gene transfer into primate neuronal pathways via adeno-associated virus serotype 8 and 9 (2011)
  • Author(s): Masamizu Y, et.al.
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 193 Pages: 249-258
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2011.06.080
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hierarchal and parallel propagation of visual response through ventral visual areas. (2012)
  • Author(s): Kawasaki K, Sawahata H, Miyakawa N, Matsuo T, Iijima A, Tanigawa H, Suzuki T, Hasegawa I.
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: New Orleans（アメリカ）
  • Year and Date: 2012-10-16
• [Presentation] サル下側頭葉皮質の動きの処理について (2012)
  • Author(s): 中島啓 川嵜圭祐 澤畑博人 鈴木隆文 長谷川功
  • Organizer: 日本視覚学会
  • Place of Presentation: 米沢
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] Category representation in macaque anterior inferotemporal cortex revealed with simultaneous electrocorticogram and multi-channel unit recording (2011)
  • Author(s): N.MIYAKAWA, K.MAJIMA, H.SAWAHATA, K.KAWASAKI, N.KOTAKE, T.MATSUO, T.SUZUKI, Y.KAMITANI, I.HASEGAWA
  • Organizer: Society for nexiroscience meeting 2011
  • Place of Presentation: Washington D.C.・Walter E.Washington Convention Center
  • Year and Date: 2011-11-13
• [Presentation] マカクザルにおける脳溝内皮質脳波記録 (2011)
  • Author(s): 川嵜圭祐、松尾健、長田貴宏、澤畑博人、鈴木隆文、柴田昌宏、宮川尚久、中原潔、佐藤昇、川合謙介、斉藤延人、長谷川功
  • Organizer: 日本神経科学大会2011
  • Place of Presentation: 横浜・パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-09-17