中脳神経回路ダイナミクスによる行動予測形成機構

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 24120511
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 小林 康 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (60311198)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000); Fiscal Year 2013: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 意思決定 / 眼球運動 / 強化学習 / サッケード / 報酬予測 / 行動予測 / 固視微動

Research Abstract

中脳で報酬、覚醒、持続的注意、意思決定に関係する、アセチルコリン作動性核「脚橋被蓋核」のサル眼球運動課題中に得られたニューロン活動について報酬と強化学習に対する役割、ダイナミカルな情報表現を明らかにした。 手がかり刺激によってジュース報酬を予期させる眼球運動課題をサルに行わせたところ、脚橋被蓋核において、正負両方の符号で時間経過の類似した、課題遂行中に持続的な課題報酬の予測に関係するニューロン活動がみつかった。この結果は、アセチルコリンのような全脳に作用するいわゆるニューロモジュレーターによって正負の報酬情報といった「相反する」情報が比較的時間的に長いタイムスケールで表現されていることを示唆する。
視野内のある一点を見つめているときでさえ、われわれの眼球は止まることなく、常に小さく揺らいでいる。この小さな揺らぎは「固視微動（こしびどう）」と呼ばれ、おもに「ものを見ること」に関係すると考えられてきた。また、これまで固視微動はわれわれの意思とは無関係に起こると思われていた。われわれは阪大医学系研究科、カナダクイーンズ大学との共同研究により固視微動が運動意思などの脳の状態によってダイナミックに変化することを発見した。

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。

Research Products

• [Journal Article] Fixational saccades alter the gap effect. (2014)
  • Author(s): Watanabe M, Matsuo Y, Zha L, Macaskill MR, Kobayashi Y.
  • Journal Title: Eur J Neurosci. Volume: inpress Issue: 12 Pages: 2098-2106
  • DOI: 10.1111/ejn.12566
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fixational saccades reflect volitional action preparation. (2013)
  • Author(s): Watanabe M, Matsuo Y, Zha L, Munoz DP, Kobayashi Y.
  • Journal Title: J Neurophysiol. Volume: 110 Issue: 2 Pages: 522-535
  • DOI: 10.1152/jn.01096.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reward prediction-related increases and decreases in tonic neuronal activity of the pedunculopontine tegmental nucleus. (2013)
  • Author(s): Okada K, Kobayashi Y.
  • Journal Title: Front Integr Neurosci. Volume: 2013 May 14 Pages: 7-36
  • DOI: 10.3389/fnint.2013.00036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 中脳における報酬予測誤差計算機構 (2013)
  • Author(s): 小林 康、岡田研一
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 64 Pages: 319-322
• [Journal Article] ドパミンと報酬の予測誤差 (2013)
  • Author(s): 小林 康、岡田研一
  • Journal Title: 臨床神経科学 Volume: 32 Pages: 44-46
• [Presentation] 注意欠陥多動性障害児におけるサッカード眼球運動異常に関する報告 Abnormal saccade initiation in ADHD children (2013)
  • Author(s): 喜多村 祐里,渡邊 雅之,松尾 有華,毛利 育子,小橋 昌司,谷池 雅子,小林 康
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] ヒトマイクロサッケードは随意サッケード準備状態によって変化する (2013)
  • Author(s): 小林 康,松尾 有華,査 凌,渡辺 雅之
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] 脚橋被蓋核におけるニューロン活動の増加・減少による報酬価値予測の表現 (2013)
  • Author(s): 岡田 研一,小林 康
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] ヒトマイクロサッケードと随意まばたき運動の準備状態との関係 (2013)
  • Author(s): 浅原 舜平,田中 文哲,松尾 有華,査 凌,岡田 研一,渡邊 雅之,小林 康
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] Microsaccade-related activity of pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys (2013)
  • Author(s): Okada K, Kobayashi Y
  • Organizer: SFN2013
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
• [Presentation] Sustained tonic excitation and suppression of activity on pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys (2012)
  • Author(s): K.-I. OKADA, Y. KOBAYASHI
  • Organizer: Society for Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Saccade-related pause and rebound of activity on pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys (2012)
  • Author(s): K.-I. OKADA, Y. KOBAYASHI
  • Organizer: Neuro2012
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Neuronal recording from cholinergic nucleus in the brainstem of awake monkeys in relation to arousal, motivation, motor control, visual information processing and reinforcement learning. (2012)
  • Author(s): Yasushi Kobayashi
  • Organizer: International symposium of molecular cognition and translational research on neuropsychiatric disorders in Shanghai
  • Place of Presentation: Shanghai, China
  • Year and Date: 2012-04-28
  • Invited
• [Remarks] Yasushi Kobayashi
  • URL: http://www7.bpe.es.osaka-u.ac.jp/~yasushi/
• [Remarks] 研究者詳細 小林康
  • URL: http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=jau=3859