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柔軟な行動選択を可能にする神経機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaElucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
Project/Area Number 24120504
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 InstitutionTohoku University

Principal Investigator

筒井 健一郎  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (90396466)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
Fiscal Year 2013: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords行動選択 / 遅延反応課題 / 神経科学
Research Abstract

ラットに、状況によって手がかり刺激に対して異なる反応を要求する、遅延順/逆反応課題を訓練した。通常の遅延反応課題では、手がかり刺激の位置を記憶しておき、遅延期間の終了後に、同方向に反応することが要求されるが、本研究で用いた課題では、ブロックごとに、手がかりと同じ方向のスパウトを舐める「順反応」か、手がかりと逆の方向のスパウトを舐める「逆反応」のいずれかを要求した。この課題では、文脈によって同じ手がかりに対して異なる反応をする必要があったが、数週間の訓練を行うと、ラットはこの課題を一定の正反応率で遂行することを学習した。
課題を遂行中に、単一ニューロン活動を記録したところ、ラットの頭頂連合野には、手がかり刺激の位置をコードするニューロンと、運動の方向をコードするニューロンの2種類が分布していることが明らかになった。前者は頭頂連合野の後方部に、後者は前方部に、多く分布する傾向があった。運動の方向に選択的に反応するニューロンのほとんどは、記録半球と同側の方向のスパウトを舐める運動に選択的であった。舌の突出方向の偏位には、それと反対側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある(たとえば、舌を右前方に突き出すには、左側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある)ことから、これらのニューロン活動は、対側のオトガイ舌筋への運動指令に関係があると考えられた。
現在、感覚性および運動性の情報をコードするニューロンのそれぞれを、蛍光タンパク質をコードしたプラスミドを注入して標識し、組織切片上で、それらを結ぶ局所神経回路の解析を行う実験をすすめており、今後は、同じ刺激に対し、文脈によって異なる運動を選択する、「柔軟な行動選択」を可能とする神経機構を、局所神経回路レベルで明らかにすることを目指していく。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Long-lasting single-neuron labeling by in vivo electrop oration without microscopic guidance2013

    • Author(s)
      Kei Oyama, Shinya Ohara, Sho Satoa, Fuyuki Karube, Fumino Fujiyama, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience Methods

      Volume: 218 Issue: 2 Pages: 139-147

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2013.06.004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Organization of multisynaptic inputs to the dorsal and ventral dentate gyrus: retrograde trans-synaptic tracing with rabies virus vector in the rat.2013

    • Author(s)
      Ohara S, Sato S, Tsutsui KI, Witter MP, Iijima T.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8 Issue: 11 Pages: e78928-e78928

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0078928

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rabies virus vector transgene expression level and cytotoxicity improvement induced by deletion of glycoprotein gene.2013

    • Author(s)
      Ohara S, Sato S, Oyama K, Tsutsui KI, Iijima T.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8 Issue: 11 Pages: e80245-e80245

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0080245

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inactivating anterior insular cortex reduces risk taking.2012

    • Author(s)
      Ishii H, Ohara S, Tobler PN, Tsutsui KI, Iijima T.
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 32 Issue: 45 Pages: 16031-16039

    • DOI

      10.1523/jneurosci.2278-12.2012

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Attentionl capture without awareness in comlex Vi2012

    • Author(s)
      Seya Y, Tsutsui KI, Watanabe K, Kimura K
    • Journal Title

      Perception

      Volume: 41 Pages: 517-531

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The effect of inactivation of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in spatial delayed response task by transcranial magnetic stimulation (TMS) in monkeys2012

    • Author(s)
      Atsushi Mochizuki, Yoshito Ono, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • Place of Presentation
      米国 New Orleans
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Monkeys can form and utilize functional category: Performance in repeated concurrent stimulus-reward reversal2012

    • Author(s)
      Yuta Matsui, Munekazu Yamada, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • Place of Presentation
      米国 New Orleans
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] The role of dopamine in anterior insular and orbitofrontal cortex in risky decision making2012

    • Author(s)
      Hironori Ishii, Shinya Ohara, Philippe N Tobler, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • Place of Presentation
      米国 New Orleans
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] An advanced in vivo juxtacellular staining method by electroporation of plasmid2012

    • Author(s)
      Kei Oyama, Shinya Ohara, Sho Sato, Yurie Hayashi, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • Place of Presentation
      米国 New Orleans
    • Year and Date
      2012-10-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] モルモット前梨状皮質においてニオイ濃度依存的に2種のニオイ物質を弁別するニューロンに関する研究2012

    • Author(s)
      清水 章、Jiani Wang、大原 慎也、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 6. 狂犬病ウイルスとCa2+プローブを用いた投射先特異的な海馬神経細胞の活動の光計測2012

    • Author(s)
      佐藤 翔、大原 慎也、加藤 智也、菩提寺 誉子、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ラット線条体における報酬・罰の結果を表現するニューロンの分離2012

    • Author(s)
      林 友里恵、小山 佳、舘山 幸菜、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] リスクを伴う意思決定においてドーパミン入力が島皮質前部の機能に及ぼす影響2012

    • Author(s)
      石井 宏憲、大原 慎也、Philippe N Tobler、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カテゴリー逆転課題時のサルの行動2012

    • Author(s)
      松井 優太、山田 宗和、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 経頭蓋磁気刺激(TMS)法を用いた機能阻害による前頭連合野機能の研究2012

    • Author(s)
      望月 厚志、大野 慶人、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 傍細胞染色法を応用したガラス管電極を通じて蛍光蛋白質をコードしたプラスミドDNAを電気穿孔法を用いて注入することによるin vivo単一神経細胞染色法2012

    • Author(s)
      小山 佳、大原 慎也、佐藤 翔、舘山 幸菜、磯村 宜和、虫明 元、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 狂犬病ウイルスベクターとカルシウムセンサーを用いた異なる神経細胞群からの同時光計測法の開発

    • Author(s)
      佐藤 翔、大原 慎也、加藤 智也、菩提寺 誉子、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • Organizer
      第36回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] リスクを伴う意思決定における島皮質前部の神経表現

    • Author(s)
      石井 宏憲、高橋 勝平、大原 慎也、Philippe N. Tobler、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • Organizer
      第36回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] The effect of inactivation of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in categorical and non-categorical reversal by transcranial magnetic stimulation (TMS) in monkeys

    • Author(s)
      Takayuki Hosokawa, Yuta Matsui, Munekazu Yamada, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of injection protocol for In vivo blind single-neuron electroporation for labeling

    • Author(s)
      Kei Oyama, Tateyama Yukina, Shinya Ohara, Sho Sato, Fuyuki Karube, Fumino Fujiyama, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Neural signals in anterior insular cortex related to risky choice and its outcomes

    • Author(s)
      Hironori Ishii, Shohei Takahashi, Yuta Kaizu, Shinya Ohara, Philippe N. Tobler, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of new rabies virus variants for simultaneous optical imaging of activity from different neural populations

    • Author(s)
      Sho Sato, Shinya Ohara, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima.
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 経頭蓋磁気刺激(TMS)法で拓く脳の研究と治療の最前線

    • Author(s)
      筒井健一郎
    • Organizer
      第78回日本心身医学学会東北地方会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Investigating the functional specialization within the monkey neocortex using TMS

    • Author(s)
      Ken-Ichiro TSUTSUI
    • Organizer
      Magstim Neuroscience Conference
    • Place of Presentation
      Oxford, UK
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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