脳-外界環境の相互作用と行動出力における大脳辺縁系の役割

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500282
• Research Institution: Toyama Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 西条 寿夫 富山医科薬科大学, 医学部, 教授 (00189284)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 悦郎 富山医科薬科大学, 医学部, 助手 (90313600) ; 梅野 克身 富山医科薬科大学, 医学部, 助手 (90086596) ; 田渕 英一 富山医科薬科大学, 医学部, 助教授 (70272911)
• Keywords: 情動 / 記憶 / 認知 / 海馬体 / 扁桃体 / ニューロン活動 / 大脳辺縁系 / 事象関連電位

Research Abstract

本研究では、脳と外界環境との相互作用と行動出力に果す大脳辺縁系の役割を明らかにするため、大脳辺縁系における情報処理過程を明らかにするとともに、大脳辺縁系-他領域間の機能連関を解析した。
1)大脳辺縁系ニューロンの外界刺激と行動に対する応答性:液晶プロジェクターによるVR仮想空間呈示装置を用い、仮想空間移動課題遂行中のサル海馬体ニューロン活動を解析した。その結果、仮想空間内の特定領域で活動が上昇する場所識別ニューロンが記録され、1)3種類の仮想空間移動課題で活動が異なる、2)特定領域でのみ報酬獲得前あるいは獲得後に活動が増加する、3)特定の仮想空間移動課題で特定方向へ移動しているときのみ活動が増加するなどの特徴的な応答が認められた。これらのことから海馬体は、空間情報だけでなく、課題の種類、報酬予告、報酬獲得のような課題関連情報(非空間情報)も符号化していることが示唆された。
2)各領域間の結合性:i)海馬体-筋活動(行動)間の同期的活動性:本年度は、感覚刺激呈示期-遅延期-行動期(歩行,リック,エアパフによる前額部筋収縮)-報酬[蔗糖溶液,脳内自己刺激(ICSS)]獲得期からなるラット用の条件性遅延刺激-反応連合課題用のタスク制御装置ならびにプログラム作製を主に行ない、現在ラットの訓練を行っている。
ii)多ニューロン活動の同時記録に。よる各領域間の結合性:自由行動下ラットの海馬体、後部帯状回、扁桃体、側坐核からニューロン活動を同時記録した。この結果飲水チューブから蔗糖溶液を舐める(リックする)行動に同期して活動するニューロンが海馬体と後部帯状回より同時記録され、海馬体ニューロンは特定の場所でリックするときに活動が上昇するが後部帯状回ニューロンは場所に関係なく活動することが判明した。
3)ヒト脳の非侵襲的研究:若年者(20歳代)と中高年者(50歳代)を用いて、まず12種類の刺激音を4秒間隔で一定の順序で呈示し、音の呈示順序を記憶させた。ついで被験者に、記憶した順序と異なる順序で呈示された刺激音を識別させた(音順列記憶課題)。対照課題では、同じ12種類の刺激音をランダムの順序で呈示した。これらの課題に対する事象関連誘発電位(ERP)の解析により、300-700msecの潜時で、音順列記憶課題に特異的な陽性電位が頭頂-後頭部から記録されることが明らかになった。さらに、若年者と中高年者のERPおよび課題正答率の比較・解析により、i)若年者は中高年者より有意に課題正答率が高い、ii)若年者では、300-700msecの陽性電位が中高年者と比較して大きい、iii)課題の学習速度と陽性電位との間に、有意な相関が認められる、iv)これら陽性電位の電流発生源は、海馬体を中心とする側頭葉内側部に存在することなどが明らかになった。以上から、海馬体は順列記憶の形成に重要な役割を果していることが判明した。

Research Products

• [Publications] Fukuda, Y., Yamamura, J., Uwano, T., Nishijo, H., Kurokawa, M., Fukuda, M., Ono, T., Shiraki, K.: "Regulated transgene delivery by ganciclovir in the brain without physiological alterations by a live attenuated herpes simplex virus vector"Neuroscience Res.. 45. 233-241 (2003)
• [Publications] Hori, E., Tabuchi, E., Matsumura, N., Tamura, R., Eifuku, S., Endo, S., Nishijo, H., Ono, T.: "Representation of place by monkey hippocampal neurons in real and virtual translocation"Hippocampus. 13. 190-196 (2003)
• [Publications] Kobayashi, T., Tran, A.H., Nishijo, H., Ono, T., Matsumoto, G.: "Contribution of hippocampal place cell activity to learning and formation of goal-directed navigation in rats"Neuroscience. 117. 1025-1035 (2003)
• [Publications] Umeno, K., Hori, E., Tabuchi, E., Takakura, H., Miyamoto, K., Ono, T., Nishijo, H.: "Gamma-band EEGs predict autonomic responses during mental arithmetic"Neuroreport. 14. 477-480 (2003)
• [Publications] Takakura, H., Umeno, K., Tabuchi, E., Hori, E., Miyanioto, K., Aso, S., Watanabe, Y., Ono, T., Nishijo, H.: "Differential activation in the medial temporal lobe during a sound-sequence discrimination task across age in human subjects"Neuroscience. 119. 517-532 (2003)
• [Publications] Asahi, T., Tamura, R, Eifuku, S., Hayashi, N..Endo, S., Nishijo, H., Ono, T.: "A method for determination of stereotoxic coordinates in single-unit recording studies in monkeys by high-resolution 3-dimensional magnetic resonance imaging"Neuroscience Res.. 47. 255-260 (2003)
• [Publications] Nishimura, F.T., Fukunaga, T., Yokomukai, Y., Kajiura, H., Ono, T., Nishijo, H.: "Age-dependent changes in electroencephalographic responses to alcohol consumption in subjects with aldehyde dehydrogenase-2 genetic variations"Alcohol Clin.Exp.Res.. 27. 841-848 (2003)
• [Publications] Dayawansa, S., Umeno, K., Takakura, H., Hori, E., Tabuchi, E., Nagashima, Y., Oosu, H., Yada, Y., Suzuki, T., Ono, T., Nishijo, H.: "Autonomic responses during inhalation of natural fragrance of "Cedrol" in humans"Autonomic Neuroscience : Basic and Clinical. 108. 79-86 (2003)
• [Publications] Nishijo, H., Hori, E., Ono, T.: "Role of the monkey amygdala in social cognition and non-verbal communication"J.Brain Sci.. 29. 10-15 (2003)
• [Publications] Eifuku, S., De Souza, W.C., Tamura, R., Nishijo, H., Ono, T.: "Neuronal correlates of face identification in the monkey anterior temporal cortical areas"J.Neurophysiol.. 91. 358-371 (2004)
• [Publications] Kuriwaki, J., Nishijo, H., Kondoh, T., Uwano, T., Torii, K., Katsuki, M., Ono, T.: "Comparison of brain activity between dopamine D2 receptor-knockout and wild mice in response to dopamine agonist and antagonist assessed by fMRI"NeuroSignals. (in press).
• [Publications] 池本桂子, 上野照子, 石橋一寿, 永津郁子, 西村明儒, 西克治, 小野武年, 西条寿夫, 澁谷治男: "胎生期ストレスがカテコールアミン(CA)ニューロンの発達に与える影響:形態的アプローチ"脳と精神の科学. 14. 323-330 (2003)
• [Publications] 西条寿夫, 堀悦郎, 小野武年: "扁桃体における情動発現と非言語的コミュニケーション"神経心理学. 19. 145-155 (2003)
• [Publications] Eifuku, S., De Souza, W.C., Tamura, R., Nishijo, H., Ono, T.: "In : Cognition and Emotion in the Brain, by T.Ono, G.Matsumoto, R.R.Llinas, A.Berthoz, R.Norgren, H.Nishijo, R.Tamura (Eds.), Elsevier, Amsterdam"On the organization of face memory. 73-85 (2003)
• [Publications] Nishijo, H., Hori, E., Tazumi, T., Eifuku, S., Umeno, K., Tabuchi, E., Ono, T.: "In: Cognition and Emotion in the Brain, by T.Ono, G.Matsumoto, R.R.Llinas, A.Berthoz, R.Norgren, H.Nishijo, R.Tamura (Eds.), Elsevier, Amsterdam"Role of the monkey amygdala in social cognition. 295-310 (2003)
• [Publications] Komura, Y., Tamura, R., Uwano, T., Nishijo, H., Ono, T.: "In: Cognition and Emotion in the Brain, by T.Ono, G.Matsumoto, R.R.Llinas, A.Berthoz, R.Norgren, H.Nishijo, R.Tamura (Eds.), Elsevier, Amsterdam"Transmodal coding for reward prediction in the audiovisual thalamus. 383-396 (2003)
• [Publications] 小野武年, 西条寿夫: "新世紀の精神科治療6認知の科学と臨床(松下正明 総編集, 岡崎祐士, 加藤 敏, 神庭重信, 新宮一成, 武田雅俊, 丹波真一, 山脇成人 編集), 中山書店, 東京"6.認知の神経回路基盤. 70-88 (2003)
• [Publications] 堀 悦郎, 小野武年, 西条寿夫: "Annual Review神経(柳澤信夫, 篠原幸人, 岩田 誠, 清水輝夫, 寺本 明 編集),中外医学社,東京"XVII.高次脳機能障害 2.情動の神経機構. 327-339 (2004)
• [Publications] 西条寿夫, 小野武年: "基礎栄養学第5版(吉田 勉編著)、医歯薬出版, 東京"第10章摂食行動. 174-178 (2003)