2022 Fiscal Year Research-status Report

Electrophysiological Basis of Working Memory Capacity

Research Project

Project/Area Number	21K03130
Research Institution	Shimane University
Principal Investigator	源健宏島根大学, 学術研究院人間科学系, 准教授 (40611306)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	ワーキングメモリ / 前頭葉 / 行動制御 / 個人差
Outline of Annual Research Achievements	ワーキングメモリの実行系機能は，前頭葉のはたらきに強く依存していることが知られている。中でも，前頭前野外側部と前部帯状回が，ワーキングメモリの実行系機能と関わることが繰り返し報告されている。令和4年度は，前部帯状回のはたらきに関する研究をまとめた論文をNeuroscience誌に掲載した。具体的には，認知負荷の高い課題に取り組む前に，前部帯状回が賦活し，この領域が，運動領域や頭頂領域，また，脳幹の神経伝達物質生成領域と機能的に結合することで，実行系を駆動する可能性を示した。実験では，手がかりパラダイムを用い，認知負荷あるいは情動負荷の手がかりを提示し，手がかり刺激提示時の脳活動をfMRIを用いて計測した。分析には，従来のGeneral Linear Modelに加え，PsychoPhysiological Interactionを用いることで，前部帯状回と実効的結合をもつ領域を特定した。また，個人差にも着目し，手がかり刺激提示中の前部帯状回の活動が強い個人ほど，課題遂行時の反応時間が短くなるという結果が得られた。尚，実験に用いた課題はストループ・フランカー課題であり，実行系機能の働きを要求するものであった。この研究により，前部帯状回は，認知的負荷が高い状況を検知し，認知行動制御信号を生成することで，状況に適応的な行動を導くはたらきを担うことが示唆された。考察では，期待価値制御モデルや強化メタ学習モデルを紹介し，本研究結果と照らし合わせることで，前部帯状回における神経計算メカニズムについて議論した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和4年度は，延べ60名近くの被験者を対象とし，各被験者につき8つのワーキングメモリに関する課題を実施し，データを取得した。また，脳波についても，35名以上のデータを取得しており，包括的なワーキングメモリ課題によるワーキングメモリ機能の計測と，個々人のワーキングメモリ機能と結びつく脳波成分の特定に向けて順調に研究が進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	信頼性の高い分析を実施するためには，更なる行動データと脳波データが必要であることから，作成した課題を用いてデータ収集を進める。また，機械学習によるデータ分析に準備にも着手する。
Causes of Carryover	データ解析を担当する予定の人材の体調不良からの復帰が遅れており，その結果，実験の実施にも遅れが生じた。新たな人材の確保と育成も乗り出し，研究全体の進行を促進する。