2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K16016
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
横山 修 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 主任研究員 (60455409)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 注意 / 空間性注意 / 補足眼野 / 前頭眼野 / 霊長類 / 単一神経細胞活動 / 局所場電位 / 眼球運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間性注意は、情報に溢れる環境から生体にとってそのときどきに適切な情報を優先的・効率的に処理するために重要な機能である。本研究は、前頭葉―大脳基底核ネットワークにおける空間性注意の神経メカニズムを明らかにすることを目的としている。平成27年度までに、我々が開発した、半側視野へのトップダウン注意と半側視野内のより局所的な位置へのトップダウン注意を時間的に分離した行動課題を遂行しているサルの前頭葉（補足眼野および前頭眼野）から神経活動（単一神経細胞活動および局所場電位）を電気生理学的手法を用いて記録し、解析を進めた。行動課題では、サルがモニタ上の注視点を一定時間注視後、右もしくは左の半側視野を指示する手がかり図形が提示された。手がかり図形が消え、さらに数秒後、選択肢が注視点の左右半視野に1つずつ提示された。実際に提示されるまでには、選択肢がどこに現れるか予測できないので、手がかり図形によって指示された左右いずれかの半視野全体に空間性注意を向けておくことが必要とされた。視覚的手がかりによって指示された半側視野にある選択肢にサッカード（急速眼球運動）すると報酬が与えられた。単一神経細胞活動の解析によって、補足眼野および前頭眼野は半側視野への注意を表現していることを示した。半側視野への注意を表現する神経細胞の多くは、選択肢提示後に半側視野内の局所位置への注意も表現していたことから、これらの脳領域は半側視野、および半側視野内の局所的な位置へのトップダウン注意の両方、およびそれらの間の変換に関与することが示唆された。また、空間性注意の作動時に局所場電位のガンマ帯域（40～50ヘルツ）および高ガンマ帯域（80～120ヘルツ）のパワーが増大することを見出した。こうした結果によって、前頭葉の補足眼野‐前頭眼野ネットワークが空間性注意に役割を果たすことを示した。
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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
現在までに、半側視野へのトップダウン注意と半側視野内の局所位置へのトップダウン注意を時間的に分離した行動課題を2頭のサルに訓練し、補足眼野からの神経活動の記録を完了した。補足眼野の単一神経細胞活動を解析し、補足眼野が半側視野へのトップダウン注意に関与することを見出した。半側視野へのトップダウン注意を表現する神経細胞の多くは、半側視野内の局所位置へのトップダウン注意も表現していたことから、補足眼野は半側視野、および半側視野内の局所的な位置へのトップダウン注意の両方、およびそれらの間の変換に関与することが示唆された。一方で、視覚的手がかり図形の物理的特徴に関する選択性を示した神経細胞もあったがそれほど多くなかったことから、補足眼野は、視覚的手がかりの知覚からそれが意味する半側視野の情報への変換には主に関与せず、既に変換された情報を他の脳領域から受け取りトップダウン注意を実際に作動させることに主に関与していると考えられた。また、局所場電位の解析から、トップダウン注意作動中にガンマ帯域および高ガンマ帯域のパワーが増大することが明らかになった。空間的注意と局所場電位・神経細胞活動間の相互作用（コヒーレンス）の関係を解析中である。さらに、平成27年度は同じ行動課題を用いて前頭眼野からの神経活動記録を開始した。補足眼野と前頭眼野は解剖学的結合があることがわかっている。単一神経細胞活動の解析から、前頭眼野も補足眼野と同様に半側視野、および半側視野内の局所位置へのトップダウン注意を表現することが明らかになった。補足眼野と前頭眼野の神経活動を比較し、これらの脳領域が果たす役割の違いを明らかにすべく解析をおこなっている。このように、実験は順調に進行しており、かつ幾つかの興味深い知見が既に得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度も当初の計画通り、前頭葉‐大脳基底核ネットワークの神経活動記録を継続する。前頭葉（補足眼野および前頭眼野）および大脳基底核の神経活動を記録する（複数領域の同時記録を含む）。単一神経細胞活動・局所場電位を解析し、各脳領域の活動パターンや表現する課題関連因子（手がかり刺激の視覚的特徴、半側視野への注意、局所位置への注意、眼球運動、報酬など）、表現が現れる時間順序などを比較することによって、各領域の役割を明らかにする。単一神経細胞活動・局所場電位の単体のみならず単一神経細胞活動と局所場電位の関係（コヒーレンス解析）や、領域間の相互作用（機能的結合や因果性）について解析を行うことによって、空間性注意に関与する前頭葉‐大脳基底核ネットワークの神経メカニズムを複数の階層レベル（単一神経細胞レベル、領域内の局所回路レベル、脳領域ネットワークレベル）で特徴付ける。さらに、平成28年度以降に、こうした脳領域への電気刺激や神経活動阻害剤（ムシモルなど）の投与によって引き起こされる行動・神経活動の変化を調べる。こうした、電気生理学的手法と薬理学的手法を連携させた多面的な検証を通じて、空間性注意における前頭葉‐大脳基底核ネットワークの機能連関を明らかにすることを目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究課題においては神経活動記録用多点電極の入手が最も肝要であるが、平成27年度の未使用額は電極の購入に足る額ではなかった。研究遂行に必要な物品はひとまず充足していたため、平成28年度以降の分配額と合わせて電極もしくは必要に応じて他の物品の購入等に充てるのが最も効果的であると判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験の進行状況や必要に応じて、多点電極等の実験器具、解析用ソフトウェアや薬品等の消耗品の購入に使用する予定である。また、幾つかの観点から興味深い知見が得られつつあるので、平成28年度以降、国際論文誌に複数の論文を投稿する予定である。そのため、論文投稿・掲載に係る費用、および学会参加費や旅費にも使用する予定である。
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Research Products
(6 results)
