2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of neural mechanisms of primate cognitive memory using an integrated approach of magnetic resonance imaging and optogenetic manipulation
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24220008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮下 保司 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 名誉教授 (40114673)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
饗場 篤 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (20271116)
内山 安男 順天堂大学, 医学部, 特任教授 (10049091)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 認知神経科学 / 磁気共鳴機能画像法 / 霊長類 / 大脳 / 光遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、まずメタ記憶課題遂行中のサル大脳ネットワークの機能抑制擾乱時ダイナミクスの解析に大きな成果を挙げた（Miyamoto et al., Science 2017）。再認の成功・不成功に関する自己の確信度を判断する課題（メタ記憶課題）をサルに訓練した。ヒトと同じ精神物理学的指標であるmeta-d’ やФを用いてサルの行動を評価し、サルが実際にメタ記憶課題を正しく遂行していることを示した。その上で、fMRI計測によって2つの「メタ記憶」関連領域(前頭葉9野，6野)を同定した。更に、その神経活動と行動の間の直接的な因果関係を調べるための介入実験として、ムシモール(GABAA 受容体アゴニスト)を用い、fMRI実験によって同定されたそれぞれの領域に対して別々に薬理学的介入を行うと、それぞれの介入による行動指標への影響に乖離が見られることを発見した。即ち、9野に対する介入は遠隔記憶のメタ判断を特異的に阻害し、6野に対する介入は近時記憶のメタ判断を特異的に阻害することが明らかになった。一方、神経回路特異的な情報処理メカニズムとして、記憶の想起時にサル側頭葉36野の大脳皮質は層構造ごとに異なる情報処理機能を担っていることを明らかにした（Koyano et al., Neuron 2016）。ここでは、高磁場MRIと組織切片法を組み合わせた新しい手法を開発して、記憶想起課題を遂行中の神経細胞の位置を、層構造が区別できる精度で同定して詳細にマッピングした。その結果、第２層～４層の神経細胞が手がかり刺激情報を保持し、第５層・６層の神経細胞が想起対象への情報変換を処理しており、想起対象への変換は第５層で６層よりも早く始まっていることを発見した。これらの結果は、サル大脳ネットワークの大域構造および局所情報処理メカニズムを解明する本研究に大きく貢献する成果であると評価している。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Causal neural network of metamemory for retrospection in primates.2017
Author(s)
Miyamoto, K., Osada, T., Setsuie, R., Takeda, M., Tamura, K., Adachi, Y., and Miyashita, Y.
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Journal Title
Science
Volume: 355
Pages: 188-193
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Laminar module cascade from layer 5 to 6 implementing cue-to-target conversion for object memory retrieval in the primate temporal cortex.2016
Author(s)
Koyano, K. W., Takeda, M., Matsui, T., Hirabayashi, T., Ohashi, Y. and Miyashita, Y.
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Journal Title
Neuron
Volume: 92
Pages: 518-529
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Hierarchical prefrontal network arising from frontal pole area 10 during contextual memory retrieval.2016
Author(s)
Osada,T., Adachi, Y., Miyamoto, K., Jimura, K., Setsuie, R., Watanabe, T. and Miyashita, Y.
Organizer
第39回日本神経科学大会
Place of Presentation
パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
Year and Date
2016-07-20 – 2016-07-22
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