2017 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 – 2019-03-31
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| Keywords | 空間性注意 / 眼球運動 / 補足眼野 / 前頭眼野 / 大脳基底核 / 霊長類 / 単一ニューロン活動 / 局所場電位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間性注意は高次脳機能の基盤となる機能である。文脈に基づいて定めた行動目的を達成するために、周囲の環境に存在する雑多な情報から適切な情報を選択しその処理を優先する。特に視覚性の空間性注意は、その位置と広がりを適切に制御することが、自動車運転やスポーツを含む様々な活動において不可欠である。本研究では、こうした空間性注意の制御、特にこれまであまり調べられなかった注意の広がり制御の神経メカニズムを明らかにすることを目的とし、平成２９年度までにマカクザルの前頭葉２領域（補足眼野・前頭眼野）および大脳基底核（尾状核）からの神経活動データ（単一ニューロン活動・局所場電位）を取得した。解析によって、これらの脳領域の単一ニューロンの多くはそれぞれ動的に変化する注意の広がりをコードしていることを明らかにした。こうした結果から、少なくとも前頭葉－大脳基底核ネットワークにおいては異なるニューロンが異なる広さの注意をコードしているのではなく、それぞれのニューロンが動的に変化する注意の広がりをコードすることによって注意の広がり制御に貢献しているというモデルを提案した。このモデルでは、様々な空間位置における様々な広がりを持つ注意を有限個のニューロンによって効率的に実現できると考えられる。また、局所場電位の解析から、半側空間へ注意を向けているとき、高ガンマ帯域のパワーは補足眼野では増大する一方、前頭眼野では減少することを見出した。この結果は、補足眼野と前頭眼野の高ガンマ活動は拮抗的な役割を果たしていることを示唆する。両脳領域から大脳基底核（尾状核）へ神経投射があるので、補足眼野と前頭眼野が尾状核の活動に拮抗的な影響を及ぼしている可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成２９年度は、２頭のニホンザルの前頭葉２領域（補足眼野・前頭眼野）および大脳基底核（尾状核）からの神経活動記録を完了し、神経活動データの解析および研究成果の一部について論文の作成を進めたが、当初計画していた薬理学的研究は行わなかった。その理由は、神経活動記録に用いてきたニホンザルのうち１個体が病気のために急死してしまい新たに別の個体を訓練から開始しなくてはならなかったことと、長期的な視点で研究計画を再検討した結果、薬物を用いた神経活動操作実験に入る前に複数脳領域の同時記録を行うほうが得られる知見が大きくなると考え研究方針を変更したことである。薬物による神経活動操作時の行動変化だけでなく、薬物を注入した領域と結合がある別の脳領域の神経活動変化を調べることが、個々の脳領域ではなく複数脳領域からなるネットワークの連関を理解するために不可欠である。また、一過性の効果を持つ薬物のみを用いる予定であるが、注入時に物理的損傷を与えるリスクもあるため、薬理学的介入操作のない条件における前頭葉（補足眼野・前頭眼野）と大脳基底核（尾状核）の正常な連関をまず明らかにすることにした。複数脳領域からの神経活動同時記録のための実験環境整備（マニピュレーターや神経活動記録制御プログラムなど神経活動記録システムの拡張）を進めた。また、これまでに得られた補足眼野の単一神経細胞活動に関する知見を国際的専門誌に論文として出版するためにデータを纏めて論文作成を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまで得られた成果について国内学会・国際学会および国際専門誌による論文発表を進めつつ、研究を発展させ知見を深めるべく下記の実験を行う。複数脳領域（前頭葉および大脳基底核）からの神経活動同時記録および薬物微量注入による神経活動操作法を用いて、注意制御における脳領域間の相互作用を調べる。すなわち、個々の脳領域による注意の広がりの表現だけでなく、それらがどのような脳領域間相互作用によって生成されているかを明らかにする。同時記録した局所場電位についてコヒーレンス解析やグランジャー因果解析を行うことで複数脳領域の神経活動間の関係を明らかにする。具体的には、個々の脳領域の解析で得られる知見（どのような情報が、どのタイミングで、どの周波数帯域において、どの脳領域で表現されるか）に加えて、情報の流れ（どのタイミングで、どの周波数帯域において、どの脳領域の活動がどの脳領域の活動に影響を与えているか）を明らかにすることで、注意の広がり制御に関わる情報の前頭葉－大脳基底核ネットワークにおける生成メカニズムを明らかにする。さらに、神経活動を一過的に抑制する薬物（ムシモル）を各脳領域に注入した後に観察される行動および情報の変化を調べることによって、注意制御に必須な情報の生成経路において個々の脳領域が因果的役割を担う情報処理過程を同定する。
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| Causes of Carryover |
論文の作成が当初の計画より遅れたために、予定していた論文出版に係る費用（英文校閲費、投稿料、掲載料など）について未使用額が生じた。また、論文の作成状況に合わせて計画していた国際学会発表についても同様に未使用額が生じた。
これらは次年度に研究成果を国際誌に論文を発表するために係る費用に使用する。また、7月に開催される国際学会（欧州神経科学会議）で発表するため、その参加費および旅費として使用する。
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Research Products
(1 results)
