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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of the neural mechanism for Shitsukan-value translations

Planned Research

Project AreaAnalysis and synthesis of deep SHITSUKAN information in the real world
Project/Area Number 20H05955
Research InstitutionNational Institutes for Quantum Science and Technology

Principal Investigator

南本 敬史  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 上席研究員 (50506813)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小松 英彦  玉川大学, 脳科学研究所, 研究員 (00153669)
網田 英敏  京都大学, 霊長類研究所, 特定助教 (80845321)
Project Period (FY) 2020-11-19 – 2025-03-31
Keywords質感 / 価値 / 好み / サル / 神経活動操作技術
Outline of Annual Research Achievements

(1)価値システムと高次感覚野との相互作用による質感-価値変換の並列処理機構の解明について、マカクザルを対象として生物学的価値システムの一つである前頭眼窩野と吻内側尾状核の経路を化学遺伝学的に抑制することで意欲制御の障害を特定し、この経路が内的欲求の変化に伴う価値判断に必須であることを明らかにした。さらに、領域内のCV、VR分野の研究者と連携して、サルを対象とした双方向性没入型視覚提示システム(サルVRシステム)の開発をすすめ、報酬に依存しない脳内価値情報と質感との関連について探索できる可能性を見出した。またサルの下側頭皮質と第一次視覚野からニューロン活動を記録し、透明感を含む質感の表現および物体形成過程との関係を解析した。また大規模言語モデルAIとヒト間で色表現の類似性を調べ、心理実験への応用可能性を探った。(2)価値システム間をつなぐ神経ネットワークとモノアミン系の作動による価値統合・変調処理の解明については、セロトニン神経特異的に正中縫線核、背側縫線核のそれぞれに抑制性DREADDを導入した4頭のサルに視覚刺激に基づく価値判断課題を実施し、2つの起始核からのセロトニン神経伝達を抑制操作することで全く異なる行動変容が生まれることが明らかとなった。ファイバーフォトメトリー法を用いた蛍光ドーパミンイメージングにより2頭のサルからドーパミン放出動態を計測した。ドーパミン入力を受ける線条体部位によってドーパミンの応答は異なっており、その応答の違いは線条体部位の機能差を反映している可能性を見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新規開発技術が期待どおりに作動しており、研究が進展している。特に領域内のCV、VR分野の研究者と連携して取り組んだサルVRシステム開発が進展することで、質感と「報酬」という枠にとらわれない価値との脳内変換機構について調べる方策の目処がたった。

Strategy for Future Research Activity

開発したサルVRシステムの精度を高め、環境との相互作用において「価値がどのように脳内に表現されるか?」という観点から行動や表情などからの推定と、脳内情報解読・操作を組み合わせてアプローチする。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 5 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] NIMH/NIH(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      NIMH/NIH
  • [Journal Article] Chemogenetic attenuation of cortical seizures in nonhuman primates2023

    • Author(s)
      Miyakawa Naohisa、Nagai Yuji、Hori Yukiko、Mimura Koki、Orihara Asumi、Oyama Kei、Matsuo Takeshi、Inoue Ken-ichi、Suzuki Takafumi、Hirabayashi Toshiyuki、Suhara Tetsuya、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Kawasaki Keisuke、Minamimoto Takafumi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 971

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36642-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Chemogenetic Disconnection between the Orbitofrontal Cortex and the Rostromedial Caudate Nucleus Disrupts Motivational Control of Goal-Directed Action2022

    • Author(s)
      Oyama Kei、Hori Yukiko、Mimura Koki、Nagai Yuji、Eldridge Mark A. G.、Saunders Richard C.、Miyakawa Naohisa、Hirabayashi Toshiyuki、Hori Yuki、Inoue Ken-ichi、Suhara Tetsuya、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Richmond Barry J.、Minamimoto Takafumi
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 42 Pages: 6267~6275

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0229-22.2022

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Origin of the ease of association of color names: Comparison between humans and AI2022

    • Author(s)
      Komatsu Hidehiko、Maeno Ami、Watanabe Eiji
    • Journal Title

      i-Perception

      Volume: 13

    • DOI

      10.1177/20416695221131832

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ドーパミン蛍光イメージング技術の霊長類脳への適用2023

    • Author(s)
      Amita H.
    • Organizer
      第4回サル脳新技術研究会
  • [Presentation] メタコントラスト・マスキングにおける第一次視覚野ニューロン集団の動的特性2023

    • Author(s)
      正岡明浩、斉藤治美、小松英彦
    • Organizer
      第4回サル脳新技術研究会
  • [Presentation] Visualizing and manipulating primate brain circuits and functions2022

    • Author(s)
      Minamimoto T.
    • Organizer
      Neuro2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging-guided chemogenetics reveals dissociable roles of primate prefronto-subcortical pathways for cognitive functions2022

    • Author(s)
      Minamimoto T.
    • Organizer
      Viral Manipulation on Monkeys Conference, Paris
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways for cognitive functions2022

    • Author(s)
      Minamimoto T.
    • Organizer
      CNS-JNS symposium, Chinese Neuroscience Society 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging-guided chemogenetics for nonhuman primates2022

    • Author(s)
      Minamimoto T.
    • Organizer
      Genetic technologies for systems neuroscience in non-human primates, NIMH, Bethesda
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging guided chemogenetics: Visualization and manipulation of non-human primate brain circuits and functions2022

    • Author(s)
      Minamimoto T.
    • Organizer
      Multi-disciplinary approach to understand neuronal network architecture to control motor actions, NIPS
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multiple functional dopamine-basal ganglia circuits in primates2022

    • Author(s)
      Amita H.
    • Organizer
      Japan and Norway United in Brain, Educations and Therapeutics Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Distinct patterns of dopamine responses to reward association in primate caudate nucleus and putamen as revealed by dLight signals2022

    • Author(s)
      Gaoge Y., Amita H., Nonomura S., Inoue K., Takada M.
    • Organizer
      Neuroscience 2022 (Society for Neuroscience)
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 視能訓練学 第2版2023

    • Author(s)
      小松英彦 (共著)
    • Total Pages
      452
    • Publisher
      医学書院
  • [Remarks] 量子科学技術研究開発機構 システム神経回路研究グループ

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/seika/brain/team/system_09.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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