2020 Fiscal Year Research-status Report
多様な意思決定則による行動制御への前頭前野～皮質運動野、～頭頂連合野投射系の関与
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17K07060
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| Research Institution | Tohoku Medical and Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
松坂 義哉 東北医科薬科大学, 医学部, 教授 (30312557)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 一寛 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (80261569)
虫明 元 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80219849) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 前頭前野 / 行動決定則 / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
行動決定則(tactics)の選択と実際の行動(action)の選択が前頭葉神経回路網の中でどう行われているか調べるために以下の実験を行った。まずニホンザルを訓練して、位置信号(左右)に反応してaction(左右どちらかのボタン押し)を決定させる。但し、位置信号からactionを決定する為のtacticsを二種類用意しpro-reachでは位置信号と同じ側、anti-reachでは反対側のキーを押させる。
なお、tactics、位置信号、actionそれぞれをコードするニューロンが状況依存的に機能を切り替えるかどうかを調べる目的で、tacticsを先に指示する課題(tactics precued task)と位置信号を先に与えて後からtacticsを指示する課題(location precued task)をそれぞれ行わせ、課題遂行中のニューロン活動を後内側前頭前野(pmPFC)、前補足運動野(pre-SMA)、補足運動野(SMA)からそれぞれ記録した。
ニューロン活動とtactics, 位置信号, actionの関係をそれぞれ解析した結果、pmPFCのニューロン集団はtactics, 位置信号, actionのいずれにも選択性を示したのに対して、pre-SMAではtacticsとaction、SMAのニューロン集団は主にactionだけに選択性を示すことが分かり、これら三領域の間で階層的な意思決定が行われていることが窺われた。更にpmPFCには状況依存的にtactics, 位置信号, actionやそれらの組み合わせに対する選択性を変えるニューロンが多数見つかった。脳が多様な知的行動に対応する際にこうしたニューロン集団がどう寄与するのか?を新たに検討している。
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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
当初の予定以上のペースでニューロン活集のデータが得られつつあり、おおむね順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のように、状況依存的に情報表現を変える神経集団が特定の領域に集中して見つかった。この所見を手掛かりにして高等動物が状況の変化に対応して様々な知的行動を学習し柔軟に新しい事態に適応していく仕組みを明らかにしようと試みる。その目的の為に同一個体、同一ニューロン集団が異なった知的行動にどのように参画しているかを明らかにする。データ解析では、多様な解剖・生理学的特徴を持つニューロン集団を客観的に分類する手法として機械学習によるパターン認識(Kohonenの自己組織化マップ等)によってニューロン集団がどのような機能的クラスターに分類できるか解析する。従来の研究では行動に関係するニューロンの機能の分類が解析を行う人間の主観にゆだねられており主観的である上に、多数の特徴値を持つデータの解析では重要な情報を見逃す恐れがある。機械学習は多次元データを関連する集団に分類する有力な手段である。
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| Causes of Carryover |
計画では2020年度中に全実験を終える予定だったが、動物飼育施設の改修・動物の再訓練などの事情が重なり、2021年度に計画が伸びた為。今年度中に必要な物品を購入し予算を執行する予定である。
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