2014 Fiscal Year Annual Research Report
非意識下プロセスにおけるワーキングメモリの脳内機構：意識下と麻酔下との比較
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23240036
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
苧阪 満里子 大阪大学, 人間科学研究科, 教授 (70144300)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
真下 節 大阪大学, その他部局等, 名誉教授 (10110785)
石黒 浩 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10232282)
長井 志江 大阪大学, 工学研究科, 特任准教授 (30571632)
中江 文 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 准教授 (60379170)
齊藤 智 京都大学, 教育学研究科, 准教授 (70253242)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ワーキングメモリ / 実行系機能 / 麻酔 / 鎮静 / ポジティブ情動 / ロボット / 加齢 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、非意識下におけるワーキングメモリの働きを探索することであった。ワーキングメモリは、認知活動を行いながら、それに必要な情報を一時的に保持する機能である。ワーキングメモリの働きは意識的な制御により行われていると考えられるが、本研究では意識レベルが異なるときにワーキングメモリの働きがどのように変化するのかを明らかにすることを目標とした。
26年度と27年度は、麻酔により鎮静状態になった段階と回復した段階を3段階に区切り、それぞれの段階におけるワーキングメモリ遂行の特徴を明らかにすることで、意識段階とワーキングメモリとの関連を検討した。その結果、麻酔による鎮静段階の中のレベルにおいて、ワーキングメモリが特徴的な低下を示すことが分かった。またそこでは、ワーキングメモリ課題には対応できるものの、その内容を一時的に保持しておくはたらきが低下することも明らかになった。このようなワーキングメモリの遂行が困難な状況は、高齢者のワーキングメモリの低下状態と近似していることが示唆された。
そこで、鎮静状態での脳活動が低下した状況において、その脳領域の活動を活性化させ、課題遂行を向上させることができれば、加齢によるワーキングメモリの低下を阻止することも可能になると考え、この点についても検討した。具体的には、子供のような人型ロボットとの交流により、ポジティブ情動を強化することに取り組んだ。なお、この時の脳活動は、ロボットとの動作を通して測定するため、身体の動きを伴う活動中の脳活動の測定が可能なNIRS装置を用いて検討した。その結果、ポジティブ情動により前頭前野を中心として活性化が高まる結果を得た。一方で、活動が抑制される領域もあり、こうした活動増強と抑制の相互作用が、課題遂行に重要であるという知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
麻酔による鎮静レベルは、当初1段階にしか設定できないと考えていた。しかし、大阪大学医学部の手術室を使用することが可能となり、また、4名の麻酔科医師の協力が得られるようになったことにより、鎮静レベルを4段階にまで細分化することが可能となった。
そして、呼びかけに応じない状態の約2分の1レベルの鎮静段階が、指示された認知行動は可能なものの長期記憶に転送できないという、ワーキングメモリが健全に機能する限界の意識レベルであるという知見を得た。この鎮静段階は、加齢によるワーキングメモリの減衰段階に近似しており、鎮静レベルとワーキングメモリの遂行の関連を検証するデータを得ることができたと考える。そこで、鎮静段階でのワーキングメモリの低下にかかわる脳領域を同定することにより、加齢によるワーキングメモリ低下を防ぎ、さらに健全に維持する可能性への道筋がつくものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの麻酔による非意識下状況がワーキングメモリの遂行に及ぼす影響に関する研究結果について、さらに詳細に分析して検討することを計画している。具体的には、麻酔による鎮静レベルにおけるワーキングメモリの課題の特徴をもとに、脳の鎮静上に影響を与え活性化する実証研究を実施する計画である。
さらに、これまでに得られた麻酔による鎮静レベルの変化に関する結果は、加齢によるワーキングメモリの減衰状況、いわば疑似的な認知症状況に相応するものと考えられる。そこで、この時の脳機能低下の特徴を、さらに前頭葉機能低下を中心に探索していくことにより、加齢に伴う脳機能低下の特徴を明らかにすることを目指す。また、これまでに得られている、情動面からのはたらきかけにより低下しがちな脳領域の活性化を図ることができるという知見について、さらなる検討を行う予定である。これには、27年度に購入した設備備品を用いる計画である。
加えて、ワーキングメモリの働きが発達する幼児についても、意識的制御の発達とワーキングメモリ機能の発達との関連について探索する計画である。
以上のように、今後はこれまでに得られた実験結果のさらなる分析・検討を行い、成果の公表に向けて準備する計画である。
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[Journal Article] How two brains make one synchronized mind in the inferior frontal cortex: fNIRS-based hyperscanning during cooperative singing2015
Author(s)
Osaka, N., Minamoto, T., Yaoi, K., Azuma, M., Minamoto Shimada, Y., & Osaka, M.
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Journal Title
Frontiers in Psychology
Volume: 6: 1811
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The anodal tDCS over the left posterior parietal cortex enhances attention toward a focus word in a sentence2014
Author(s)
Minamoto, T., Azuma, M., Yaoi, K., Ashizuka, A., Mima, T., Osaka, M., Fukuyama, H., & Osaka, N.
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Journal Title
Frontiers in Human Neuroscience
Volume: 8: 992
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] A Gaze-contingent Dictating Robot to Study Turn-taking2015
Author(s)
Sciutti, A., Schillingmann, L., Palinko, O., Nagai, Y., & Sandini, G.
Organizer
The 10th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction
Place of Presentation
Portland, USA
Year and Date
2015-03-05
Int'l Joint Research
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[Presentation] Temporal desynchronisation may underlie audio-spatial binding in working memory: An EEG study under anesthesia in humans2014
Author(s)
Minamoto, T., Ikeda, T., Endo, K., Nakae, A., Hagihira, S., Fujino, Y., Mashimo, T., & Osaka, M.
Organizer
44th annual meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
Washington DC, USA
Year and Date
2014-11-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Conscious level required for working memory and long-term memory functions: An anesthesia study in humans2014
Author(s)
Osaka, M., Endo, K., Ikeda, T., Minamoto, T., Nakae, A., Hagihira, S., Fujino, Y., & Mashimo, T.
Organizer
44th annual meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
Washington DC, USA
Year and Date
2014-11-16
Int'l Joint Research
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[Presentation] Computational model for syntactic development: Identifying how children learn to generalize nouns and verbs for different languages2014
Author(s)
Kawai, Y., Oshima, Y., Sasamoto, Y., Nagai, Y., & Asada, M.
Organizer
The 4th IEEE International Conference on Development and Learning and on Epigenetic Robotics
Place of Presentation
Genoa, Italy
Year and Date
2014-10-14
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simple cognitive test can predict the distracting effect of pain perception2014
Author(s)
Nakae, A., Endo, K., Hagihira, S., Osaka, M., & Fujino, Y.
Organizer
15th World Congress on Pain
Place of Presentation
Buenos Aires, Argentina
Year and Date
2014-10-08
Int'l Joint Research
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[Presentation] Designing Robot Behavior in Conversations based on Contemporary Colloquial Theatre Theory2014
Author(s)
Ogawa, K., Chikaraishi, T., Yoshikawa, Y., Nishiguchi, S., Hirata, O., & Ishiguro, H.
Organizer
Ro-Man 2014 - 23rd IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication
Place of Presentation
Edinburgh, Scotland
Year and Date
2014-08-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of midazolam and propofol sedation on memory function2014
Author(s)
Nakae, A., Osaka, M., Ikeda, T., Minamoto, T., Hagihira, S., & Fujino, Y.
Organizer
Euroanaesthesia 2014
Place of Presentation
Stockholm, Sweden
Year and Date
2014-06-02
Int'l Joint Research
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