2019 Fiscal Year Annual Research Report
frontal and subcortical coordination underlying multitasking behavior
| Project/Area Number |
19H03337
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
虫明 元 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80219849)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | マルチタスク / 前頭葉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
当研究課題では 脳が柔軟に複数の課題に対処できるための前頭葉と関連分野の働きを解明することである。色と運動を結びつけて学習し、その後記憶に基づいて同じ動作を行う主課題と其の記憶課題中に突然無関係の色ー運動の組み合わせの割り込み課題を一回だけ行わせ、その後に主課題の記憶課題に戻るようなマルチタスク課題を訓練した。
予備的な結果ではあるが、サルは主課題に戻るときにエラーが多いことが判明した。またこれは特に主課題と割り込み課題が無関係な運動を行うときに特に多くエラーがみられた。このことから、主課題の記憶と割り込み課題を行った記憶と２つがあるために、主課題を想起するときに互いに運動プログラムが拮抗してエラーをしていることが示唆された。
脳波レベルの予備的な解析では、シータ波、ベータ波がこの課題に関連していること示唆されている。またこれらの振動にはGABA性の抑制細胞が関わることが別途示唆されており、抑制性細胞がサブタイプに分類され、異なる周期の振動を生成することと関係することがそうてされている。運動野、前頭前野、その他の脳の領域には ベータ波、シータ波、そして、これより早いガンマ波、遅いデルタ波なども有り、行動文脈により複数の振動がダイナミックに変化している。
これらの所見とこれまでの研究、関連する研究成果を「前頭葉のしくみ」として書籍として発表した。第１章では、脳の様々な振動現象を高い周波数から低い周波数まで帯域にわけて神経機構を解説した。そしてこれがネットワーク形成に大切であることを解説した。第２章では前頭葉の後ろに位置する前頭運動関連領野、第３章では前頭前野後部領域で、注意に関わる前頭眼野を含むネットワーク、第４章では前頭前野のなかで高次の執行機能に関わる外側前頭前野と関連するネットワークも含め包括的にレビューして書籍としてまとめた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
マルチタスクの行動的な側面に関して、予想通りの所見が得られつつある。更には予備実験で振動との関連性には、シータ波というこれまで運動野の中では余りその意義がわからない振動が関わっていることが見つかり、前頭前野 その他の皮質下とのネットワークの神経基盤が示唆される結果であり、これは予想以上の成果である。書籍としてまとめられたことは今後の研究をすすめる上で一つのガイドにあり、また他の脳研究者にも役立ててもらえる成果である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年の予備的な成果を、きちんと複数のサルで検証していく必要がある。サルは主課題に戻るときにエラーが多いことが本当にコンフリクトと解釈して妥当か、行動解析に関しても更に解析をすすめる。またこれは特に主課題と割り込み課題が特定の関係のときにコンフリクトが起こりやすいのか、この関係を系統的に解析することも検討している。複数の課題の行動が記憶のレベルで拮抗するということが、どのように脳の活動として反映されるのかを、ベータ波、シータ波、ガンマ波などの振動に関連して解明を進めることと、これらの振動の背景にある神経機構を調べていく。
脳波レベルの予備的な解析では、シータ波、ベータ波がこの課題に関連していること示唆されているが、ネットワークとしては、どのような領域がこの振動を共有しているのか解明することが大切となる。複数領域の脳振動の同期性に着目することが手がかりを与えてくれる可能性があるので、この点を解明する予定である。
|
