記憶の形成と保持

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08279103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 合原 一幸 東京大学, 大学院・工学形研究科, 助教授 (40167218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 宏 京都産業大学, 工学部, 教授 (90065839) ; 山鳥 重 東北大学, 医学系研究科, 教授 (10030892) ; 塚田 稔 玉川大学, 工学部, 教授 (80074392) ; 酒田 英夫 日本大学, 医学部, 教授 (10073066) ; 外山 敬介 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (90090505)
• Keywords: 長期増強(LTP) / 頭頂葉連合野 / 前頭前野 / 光計測 / カオスニューラルネット / PET(positron emission tomography) / コインシデンス・ディテクター / 動的細胞集成体仮説

Research Abstract

実験面では、外山は、ラット視覚野に2種類の長期増強を見出した。sLTPは発現に時間がかかり、蛋白、RNA合成に依存し、外側膝状体系に生じる。一方、fLTPは発現が早く、蛋白、RNA合成に依存せず、軸索側枝系に現れる。このことはsLTPが脳発達の神経回路形成に関与し、fLTPが情報処理のための短期記憶の役割を果していることを示唆する。酒田は、サルに立体視ディスプレイ上の三次元図形の遅延見本合せ課題を学習させ、頭頂連合野後部を機能的にブロックしてその影響を調べた。その結果、凹面と凸面の識別等で成績の低下が見られ、頭頂連合野の三次元特徴識別への関与が示された。塚田は、海馬CAlへ異なる時空間パターン刺激を与えてLTPの分布を光計測手法で計算し、入力パターンの時間的履歴と空間的一致性がLTPの強さの空間分布に関連があることを示唆する結果を得た。また山鳥は、PETを用いた正体対象の脳賦活課題によって、予定記憶(将来に為すべき何らかの行為を思い出すこと)と前頭前野との関連を見出した。飯島は、海馬-嗅内皮質系に閉回路(反響回路)が存在することを光計測によって示した。
理論面では、藤井は、Joint-PSTHのスパイク発火率に対する規格化のための理論式を導出し、発火率の変動によらずデータの相関強度を正確に反映したJoint-PSTHを作成できることを、コンピュータシミュレーションにより示した。篠本は、神経細胞のスパイク発生過程を表した典型的な数理モデルを分析し、生理学実験のスパイク時系列データと対比した。その結果、純粋なleaky integratorモデルでは時系列データと整合しないことがわかった。合原は、同期型カオスニューラルネットワークの動的時空間パターン想起現象を生理学データとの関連を示した。また、非同期型カオスニューラルネットワークの非線形ダイナミクスを解析した。これらの理論的解析結果を実験面でのこれまでの成果を踏まえ、藤井、合原、塚田は、動的細胞集成体仮説を提案した。

Research Products

• [Publications] Toyama,K.,et al.: "Imaging a computational process in visual cortex." Neural Network,. Vol.9 No.8. 1351-1356 (1996)
• [Publications] Yamadori A,et al.: "Nearological basis of skill learning." Cognitive Brain Research. (in press).
• [Publications] Tsukada,M.,Aihara,T.,et al.: "Hippocampal LTP depends on spatial and temporal correlation of inputs." Neural Networka,. Vol.9 No.8. 1357-1365 (1996)
• [Publications] Iijima,T.,et al.: "Entorhinal-Hippocampal interactions revealed by real-time imaging." Science. 272. 1176-1179 (1996)
• [Publications] Fujii,H.,Itoh,H.,Aihara,K.,et al.: "Dynamical Cell Assembly Hypothesis-Theoretical Possibility of Spatio-Temporal Coding in the Cortex." Neural Networks.Vol.9 No.8. 1303-1350 (1996)
• [Publications] Shikata,E.Tanaka Y,Nakamura H,Taira M and Sakata H: "Selectivity of the parietal visual neurons in 3D orientation of surface of stereoscopic stimuli." NeuroReport. 7. 2389-2894 (1996)
• [Publications] Hirono,N,Yamadori A.,et al.: "Tactile perceptual skill leaning and motor skill learning in Alzherimer's disease." Behavioural Neurology. 9. 11-16 (1996)
• [Publications] Fujii T,Okuda J,Kawashima R Yamadori A,et al.: "Different roles of the left and right parahippocampal regions in verbal recognition:A PET study." Neuroreport. (in press).
• [Publications] Fujii T,Fukatsu R,Suzuki K,Yamadori A.et al.: "Effects of Head-Centered and Body-Centered Hemispace in Unilateral Neglect." Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. (in press).
• [Publications] Fujii T,Yamadori A,et al.: "Crossed Mixed Transcortical Aphasia with Hypernomia." European Neurology. (in press).
• [Publications] Fukatsu R,Fujii T,Yamadori A,et al.: "Persisting childish behavior after bilateral thalamic infarcts." European Neurology. (in press).
• [Publications] Suzuki K,Endo M,Yamadori A,et al.: "Hemispatial neglect in the visuzl hallucination of a patient with Anton's syndrome." European Neurology. (in press).
• [Publications] Murata A,Gallese V,Kaseda M and Sakata H: "Parietal neurons related to memory-guided hand manipulation." J.Neurophysiol.75. 2180-2186 (1996)
• [Publications] Adachi,M.and Aihara,K.: "Associative dynamics in a chaotic neural networks." Neural Networks.Vol.10,No.1. 83-98 (1997)
• [Publications] 飯島敏夫、他: "海馬-嗅内野系神経回路活動の光学的計測" 綜合臨床. 46巻1号. 21-27 (1997)
• [Publications] Kurotani,T.,Higashi S.,Inokawa,H.and Toyama,K.: "Protein and RNA synthesisdependent and independent LTPs in develpping rat visual cortex." Neurorep. (in press). (1997)
• [Publications] 藤井宏: "脳の符号化機構への新しいシナリオ動的細胞集成体仮説" 科学. 12月号. 880-888 (1996)
• [Publications] Chen,L.and Aihara,K.: "Chaos and Asymptotical Stability in Descvetetime Neural Networks." Physica D.(in press). (1997)
• [Publications] 篠本滋: "脳のデザイン" 岩波書店, 246 (1996)
• [Publications] 合原一幸他: "The impact of chaos on science and society" United Nations University Press, 401 (1997)
• [Publications] Yamadori A,et al.: "Perception,Memory and Emotion:Frontier in Neuroscience" Pergamon Press,Oxford, 137-143 (1996)
• [Publications] Sakata H: "Vison and Movement mechanisms in the Cerebral Cortex." Human Frontier Science Program, 55-63 (1996)
• [Publications] Sakata H,et al.: "Brain Process and Memory." Elsevier, 377-395 (1996)