2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism and manipulation of mental time associated with perception and action
| Project Area | Chronogenesis: how the mind generates time |
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| Project/Area Number |
18H05523
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田中 真樹 北海道大学, 医学研究院, 教授 (90301887)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 郁也 東京大学, 大学院人文社会系研究科(文学部), 教授 (60396166)
寺尾 安生 杏林大学, 医学部, 教授 (20343139)
天野 薫 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (70509976)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 計時 / リズム知覚 / 大脳小脳ループ / 大脳基底核ループ / 脳波律動 / 病態生理 / 機能介入 / 霊長類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、知覚と行動のオンライン制御に関わる時間情報の脳内機構を調べる。具体的には、１）リズム知覚と同期運動、２）計時と時間生成、の脳内機構を探究するとともに、その操作法の開発と神経疾患における病態生理の理解を目指している。この目的のため、動物実験を中心に行う研究代表者とヒトを対象とした研究を進める3名の研究分担者で研究チームを構成し、それぞれの研究を有機的に結びつける。初年度であるH30年度は各拠点で実験環境の整備を進めるとともに、本課題に関連したこれまでの研究を継続発展させた。
研究代表者の田中（神経生理学）は多点同時記録システムの導入を図るとともに、新たなサルの訓練を開始した。また、本研究構想の元となった計時中の線条体・小脳の神経活動について論文発表を行った。研究分担者の村上（実験心理学）は、視覚刺激間と視・聴覚刺激間の時間ずれ知覚効果（フラッシュラグ）を比較し、前者では知覚属性ごとにずれ量が異なり、後者では知覚属性にかかわらず一定となることを示した。また、運動による時間過大視について特徴ベース注意が関与することを明らかにした。寺尾（病態生理学）は、神経疾患患者で時間二分課題、時間生成・再生課題を行い、神経機能画像と関連させることでその神経基盤を探索した。また健常者で時間幅の誤学習課題を行わせ、脳に可塑性を誘導できる４連発磁気刺激（QPS）により一次運動野、前頭前野、側頭頭頂接合部を刺激してその影響を調べた。天野（先端脳計測）は、拡散強調画像および定量的MRIを用いて立体視における個人差の神経基盤を探索し、背側・腹側視覚領域間を結ぶ白質線維の特性が立体視の個人差と関連することを明らかにしてPNAS誌に発表した。
今後、各拠点の行動課題や測定技術、介入法などを結び付けることで新たな発見が生まれるものと期待される。初年度は２度の班会議を開催して情報交換を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者の実験動物を用いた研究については、計時やリズム知覚を必要とする行動課題の際の脳各部の神経活動をすでに調べ始めており、成果の一部について論文発表を行った。また、今後の実験のための環境整備も順調に進んでいる。研究分担者の村上は、時間的同期や知覚時間長の特性に関して、とりわけクロスモーダル知覚や内発性注意との関連で初年度から新たな現象を発見し、秒未満の視知覚に関する解明を進めることができた。すでに外発性注意の焦点の動きに伴う時間知覚の変容について実験データの解析を終え、また主テーマのひとつである視覚および聴覚の律動的刺激の受容の時間解像度およびバイアスに関して予備的観察を進めている。同じく研究分担者の寺尾は、リズム形成能力の臨床的検討についてパーキンソン病18名、進行性核上性麻痺6名での検査を行った。さらに症例数を増やして検討を進める必要があるが、進行性核上性麻痺患者ではパーキンソニズムの程度が同程度であっても、時間情報処理の障害が大きくなる傾向を認めている。磁気刺激に関しては、予定の健常者20名のデータをすでに取得し解析を進めており、右側前頭前野へのQPSによって時間幅の誤学習が影響を受けるという結果が得られている。さらに天野は、視覚性短期記憶課題、有効視野課題などを行っている際のMEG計測を行い、課題成績とアルファ波の強度、周波数、位相の関係性を検討しつつ、経頭蓋電流刺激によってアルファ波を操作した際の課題成績の変化を調べるべく実験を進めている。
このように、すべての拠点において順調に研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験動物を用いた研究については、H31年度中に多点同時記録やサルへの経頭蓋電流刺激を行うための技術を確立するとともに、新たに飼育ケージを調達して多くの実験を並行して行えるように環境を整備する。引き続き計時やリズム知覚を要する行動課題を用いて小脳、線条体、頭頂葉などの関与を調べるとともに、研究分担者らの開発した行動課題を実験動物用に適用することを検討する。また、中枢作動薬投与による疾患モデルでの行動解析なども試みる。
時間ずれやリズム知覚を報告させるとき、反応時間の遅延には運動器での抑制も関与する可能性があるため、今後の実験心理学研究では筋電位および脳波計測を併用することで多角的な検討を行う。また、固視微動をはじめとする眼球運動や瞳孔径における揺らぎ過程がリズム知覚に影響する可能性を調べるため眼球運動計測を本格化させ、秒以下の時間知覚について心理物理実験を展開する。
また、健常者および疾患時の介入研究については、QPSの時間幅誤学習への影響をもとに、QPSがパーキンソン病患者のリズム形成能力や臨床症状を変容させることができるか検討する。また、共同研究を通じ、深部脳刺激療法（DBS）を行っているパーキンソン病患者にご協力いただき、DBSのスイッチをon、offにしたときにリズム形成能力に変化が生じるか検討し、臨床症状の変化との関連を調べる。
さらに、経頭蓋電流刺激によって脳波律動の強度を効率的に変化させる技術を開発し、健常者やサルの時間知覚などを操作することを目指す。また、RSVP課題など認知機能の時間特性を反映すると考えられる課題を用いてMEG計測を行い、経頭蓋電流刺激による課題成績の向上を目指す。
H31年度からは、関連した公募研究も加わることになるため、領域会議の機会などを利用して班会議を開催し、引き続き共同研究のシードを探る。
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Research Products
(52 results)
