サル皮質DCSによる意思決定に関わる中脳、脳幹-大脳皮質ネットワーク動態の解明

• Project Area: Elucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
• Project/Area Number: 26120715
• 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: monkey / eye movement / decision making / saccade / tDCS / brainstem

Outline of Annual Research Achievements

パーキンソン病などでは随意運動異常とともに、脳幹中脳のドパミン、アセチルコリン系のモジュレーションによる大脳の集団的な神経活動ダイナミクスに異常が見られる。非侵襲で大脳、脳幹活動を操作し、随意運動を改善させるような効果的な脳刺激法を開発するうえで、ヒトに近いサルで脳幹アセチルコリン系のニューロン集団の単一細胞レベルで、随意運動遂行と神経活動のダイナミクスの関係を明らかにする必要がある。サル脳幹のアセチルコリン性の脚橋被蓋核において、特に随意眼球運動遂行中に、α-βレンジ(8-30Hz)で規則的な単一ニューロン活動が生じることを発見した。
反復経頭蓋磁気刺激（rTMS）や経頭蓋定電流刺激は、非侵襲的に大脳皮質を局所刺激してその神経活動を促進あるいは抑制する方法で、すでに臨床の場で試用されているが、その作用機序については不明な点が多い。わたしたちはサルを用いて、異なる方法（部位や頻度・強さ）のrTMS,DCSによる脳の活動の変化と、その結果引き起こされる行動・自律神経反応の変化を特定することにより、rTMS,DCSによる脳機能操作法の確立を目指している。
最近特に認知行動課題を遂行しているサルを用いて、反復経頭蓋磁気刺激（rTMS）が中脳ドパミン・脳幹アセチルコリン系の変化を介して注意、意欲・覚醒レベル・学習・意思決定の変容をもたらすメカニズムの解明研究をめざしている。今回得られたサル脳幹アセチルコリン系の単一細胞レベルでの随意運動遂行と神経活動のダイナミクスの変化を、今後適切なrTMSパターンの開発につなげたいと思う。

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] Rhythmic Firing of Pedunculopontine Tegmental Nucleus Neurons in Monkeys during Eye Movement Task. (2015)
  • Author(s): Okada KI, Kobayashi Y.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10(6):e0128147 Issue: 6 Pages: 110-110
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0128147
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Gap Effect Abnormalities during a Visually Guided Pro-Saccade Task in Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder. (2015)
  • Author(s): Matsuo Y, Watanabe M, Taniike M, Mohri I, Kobashi S, Tachibana M, Kobayashi Y, Kitamura Y.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Issue: 5 Pages: 110-110
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0125573
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gap Effect Abnormalities during a Visually Guided Pro-Saccade Task in Children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder. (2015)
  • Author(s): Yuka Matsuo, Masayuki Watanabe, Masako Taniike, Ikuko Mohri, Syoji Kobashi, Masaya Tachibana, Yasushi Kobayashi, and Yuri Kitamura
  • Journal Title: PlosOne Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fixational saccade-related activity of pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys. (2014)
  • Author(s): Okada K, Kobayashi Y.
  • Journal Title: Eur J Neurosci. Volume: Aug;40(4) Issue: 4 Pages: 2641-2651
  • DOI: 10.1111/ejn.12632
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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
• [Presentation] Analysis of eye movements after repetitive transcranial magnetic stimulation on behaving monkeys (2015)
  • Author(s): K.-I. OKADA, Y. KOBAYASHI
  • Organizer: Society for Neuroscience 2015
  • Place of Presentation: Chicago, USA
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The effect of bimodal value representation on goal directed behavior and reflective choice in behaving macaque (2015)
  • Author(s): M. YASUDA, S. NAKAMURA, K.-I. OKADA, Y. KOBAYASHI, K.-I. TSUTSUI, K. NAKAMURA
  • Organizer: Society for Neuroscience 2015
  • Place of Presentation: Chicago, USA
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Impact of repetitive transcranial magnetic stimulation on eye movements in monkeys (2015)
  • Author(s): 小林 康 / Yasushi Kobayashi:岡田 研一 / Ken-Ichi Okada:
  • Organizer: Neuro2015(日本神経科学会大会）
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] Microsaccades during pro- and antisaccade tasks in patients with Parkinson´s disease (2015)
  • Author(s): 浜咲 雄太 / Yuta Hamasaki: 船本 万里 / Mari Funamoto: 浅原 舜平 / Syumpei Asahara: 田中 文哲 / Fumiaki Tanaka: 岡田 研一 / Ken-Ichi Okada: 小林 康 / Yasushi Kobayashi: MacAskill Michael / Michael MacAskill: Livingston Leslie / Leslie Livingston: Anderson Tim / Tim Anderson: 渡邊 雅之 / Watanabe Masayuki
  • Organizer: Neuro2015(日本神経科学会大会）
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Microsaccades during pro- and antisaccade tasks in patients with multiple sclerosis 船本 万里 / Mari Funamoto:1 浜咲 雄太 / Yuta Hamasaki:1 浅原 舜平 / Syump (2015)
  • Author(s): Mari Funamoto: Yuta Hamasaki: Syumpei Asahara: Fumiaki Tanaka: Ken-Ichi Okada: Yasushi Kobayashi: Sridhar Alla: Michael MacAskill: Deborah Mason: Tim Anderson: Masayuki Watanabe
  • Organizer: Neuro2015(日本神経科学会大会）
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An integrated system for the quantitative measure of motivation and emotion in monkeys. (2015)
  • Author(s): 安田 正治 / Masaharu Yasuda: 中村 晋也 / Shinya Nakamura: 岡田 研一 / Ken-Ichi Okada:3 飯島 敏夫 / Toshio Iijima:2 小林 康 / Yasushi Kobayashi: 筒井 健一郎 / Ken-Ichiro Tsutsui: 中村 加枝 / Kae Nakamura:
  • Organizer: Neuro2015(日本神経科学会大会）
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28
• [Presentation] Fixational-saccade related and periodic activity of the pedunculopontine tegmental nucleus neurons in behaving monkeys (2014)
  • Author(s): Y. KOBAYASHI, K.-I. OKADA
  • Organizer: SFN meeting 2014
  • Place of Presentation: Washington DC (U.S.A.)
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] サル脚橋被蓋核における注視中のマイクロサッケードに関連したニューロン活動 (2014)
  • Author(s): 小林 康、岡田研一
  • Organizer: 第３７回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜（神奈川県パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] ヒトマイクロサッケードは疲れを反映する (2014)
  • Author(s): 浅原 舜平、田中 文哲、浜咲 雄太、岡田 研一、喜多村 祐里、渡邊 雅之、小林 康
  • Organizer: 第３７回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜（神奈川県パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] サル脚橋被蓋核における周期的ニューロン活動 (2014)
  • Author(s): 岡田研一、小林康
  • Organizer: 第３７回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜（神奈川県パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 学習、報酬、依存と基底核 (2014)
  • Author(s): 小林康
  • Organizer: ２０１４年度 大脳基底核学会
  • Place of Presentation: 青森(ラワッセ青森)
  • Year and Date: 2014-08-23 – 2014-08-24
  • Invited
• [Book] 手の事典 (2016)
  • Author(s): 小林 康
  • Total Pages: 10
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks] 小林 康
  • URL: http://yasushikobayashi.circlelink.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://yasushikobayashi.circlelink.jp