Dynamics of functional connectivity between sensory and decision areas during context dependent decision making

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15608
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: SUDA YUKI 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (60775675)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: サル / MT－LIP野 / 状況に応じた判断 / タスクスイッチ課題 / β帯域位相同期 / γ帯域位相同期 / トップダウン / ボトムアップ

Outline of Final Research Achievements

Flexible behavior is a fundamental ability for humans to behave properly according to context. To elucidate the reciprocal neural network between sensory and decision related areas for flexible decision making, we investigated the functional connectivity between MT and LIP by recording simultaneously from both areas using two electrodes while monkeys performed a switching task. We found that synchronous beta-band oscillation from area LIP to MT occurred in task-irrelevant MT-LIP pairs, whereas synchronous gamma-band oscillation from area MT to LIP occurred in task-relevant pairs. These results suggest that beta-band top-down oscillation from area LIP to MT suppresses task irrelevant sensory information unnecessary for performing the task, whereas gamma-band bottom-up oscillation from area MT to LIP relates to propagate task relevant sensory information for achieving flexible decision making.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

状況に応じた判断を下す上で、感覚情報を表象する領野と判断形成に関わる領野が重要であることは明らかであったが、両領野間の情報伝達がどのようにして行われているのか明らかではなかった。本研究により、両領野間の課題関連ペアと非関連ペアそれぞれに働くγ帯域とβ帯域の位相同期が、感覚表象領野と判断形成領野間のダイナミックな情報伝達に関与していることが明らかとなった。また、統合失調症患者で報告されるタスクスイッチ課題の成績低下は課題に不要な情報処理の異常と考えられていることから、課題に不要な結合回路でトップダウンに働くβ帯域位相同期の異常が柔軟な判断の障害の原因である可能性が初めて示唆された。