記憶の形成と精緻化の神経機構の解明

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 細川 貴之 東北大学, 生命科学研究科, 助教(研究特任) (30415533)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2014: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 前頭連合野 / 下側頭皮質 / サル / 記憶 / ニューロン

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、機能的カテゴリ（はたらきや用途の類似性に基づくカテゴリ分け）の記憶が形成、利用、再編される過程の神経細胞活動を調べることで、カテゴリ記憶に関係する神経機構のダイナミズムを解明することを目指すものであった。
サルに視覚刺激と結果（報酬または嫌悪刺激）を連合される記憶課題を行わせた。課題では、見た目が異なる視覚刺激4枚を１グループとして、2つのグループ（計8枚の視覚刺激）からなる刺激セットを作り、そのなかからランダムに選んだ１つの刺激をサルに提示した。各刺激グループは特定の結果を予告しており、サルは提示された視覚刺激から報酬がもらえるか、嫌悪刺激がくるかを予測する。学習訓練が進むにつれ、サルはジュースを予告する視覚刺激に対してはジュースが出る前からジュースが出てくる飲み口をなめるようになったのに対し、食塩水を予告する視覚刺激に対してはそのような行動を抑制するようになった。その後、それまでジュース(食塩水)を予告していた刺激グループが食塩水(ジュース)を予告するように、刺激と結果の関係を入れ替える逆転学習を導入した。サルは刺激と結果の関係が入れ替わったことを1つの視覚刺激で経験すると、同じグループに属する他の刺激に対しては結果との関係が変わったことを経験する前から行動を変えることから、サルがこの課題において刺激グループをカテゴリとして認識していることが分かった。
前頭連合野から神経細胞活動を記録し、カテゴリをコードしている神経細胞が前頭連合野に存在することが分かった。今後は下側頭皮質にECoG電極を埋め込み、前頭連合野と下側頭皮質のあいだにどのような機能連関があるかを調べる予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Representation of Functional Category in the Monkey Prefrontal Cortex and Its Rule-Dependent Use for Behavioral Selection. (2016)
  • Author(s): Tsutsui KI, Hosokawa T, Yamada M, Iijima T
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 36 Issue: 10 Pages: 3038-3048
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2063-15.2016
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] The effect of inactivation of prefrontal cortex on immediate behavioral adaptation in group reversal task by offline repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) in monkeys (2015)
  • Author(s): Hosokawa T, Nakamura S, Matsui Y, Yamada M, Iijima T, and Tsutsui K.
  • Organizer: 1st International Brain Stimulation Conference
  • Place of Presentation: Singapore Expo Convention and Exhibition Center（Singapore）
  • Year and Date: 2015-03-02
• [Presentation] Representation of functional category and its integration with context information for behavioral selection within the prefrontal cortex (2015)
  • Author(s): Hosokawa T
  • Organizer: TOHOKU Brain Science Symposium
  • Place of Presentation: 仙庄館（宮城県・大崎市）
  • Year and Date: 2015-01-21
• [Presentation] Involvement of dorsolateral and ventrolateral prefrontal cortex in behavioral adaptation to group reversal (2014)
  • Author(s): Hosokawa T, Nakamura S, Matsui Y, Yamada M, Iijima T, and Tsutsui K.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Walter E. Washington Convention Center(USA, Washington DC)
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] グループ逆転課題遂行中のサル前頭連合野におけるカテゴリ情報の表現 (2014)
  • Author(s): 細川 貴之、中村 晋也、山田 宗和、飯島 敏夫、筒井 健一郎
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-12