2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25240021
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
船橋 新太郎 京都大学, こころの未来研究センター, 教授 (00145830)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 前頭連合野 / 前頭葉眼窩部 / 記憶想起 / トップダウン信号 / 遂行機能 / 単一ニューロン活動 / 対連合学習 / ニホンザル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前頭連合野が関与する遂行機能のメカニズムを明らかにする目的で、前頭連合野が発するtop-down信号による後部連合野の機能制御の仕組みを、記憶している情報の想起メカニズムを手掛かりに検討してきた。12対の視覚刺激を用いた対連合学習課題を行っているサルの前頭連合野外側部から単一ニューロン活動を記録し、どのような活動がtop-down信号に該当するかを検討してきた。昨年度から、この機能とは無関係な前頭葉眼窩部で記録される同一課題でのニューロン活動と比較することにより、その特徴を明らかにしようと試みてきた。
今年度は、昨年度から継続している１頭のニホンザルの前頭葉眼窩部からの単一ニューロン活動の記録とその解析、並びに、前頭連合野外側部から記録したニューロン活動との比較を実施した。前頭葉眼窩部から記録した単一ニューロン活動をコントロール群とし、先行研究で前頭連合野外側部から記録した単一ニューロン活動との比較により、前頭連合野外側部のニューロン活動の特徴の解明を試みた。前頭葉眼窩部のニューロンでも視覚刺激に対する選択性を示すものがあるが、その割合は外側部に比べて低く、同一視覚刺激を見本刺激、参照刺激、妨害刺激として呈示した場合の応答の違いは外側部のニューロンでより顕著であった。また対となる刺激に対する選択的応答は外側部のニューロンで顕著であった。また、外側部のニューロンでは、第１遅延期に見本刺激特異的に持続的な興奮性活動を示すものや、特定の見本刺激呈示により、この期間に活動が漸増するものが、眼窩部のニューロンに比べて有意に高頻度で観察された。これらの結果は、外側部で観察されたこれらのニューロン活動は後部連合野に出力し、課題の実行に必要な情報の想起に関わるtop-down信号であることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前頭連合野が関与する遂行機能のメカニズムを明らかにする目的で、前頭連合野が発するtop-down信号による後部連合野の機能制御の仕組みを、記憶している情報の想起メカニズムを手掛かりに検討してきた。12対の視覚刺激を用いた対連合学習課題を行っているサルの前頭連合野外側部から単一ニューロン活動を記録し、どのような活動がtop-down信号に該当するかを検討してきたが、その特徴を更に明らかにする目的で、この機能とは無関係な前頭葉眼窩部で記録されるニューロン活動と比較することにより、対連合学習課題の実行に必要な情報の想起に関わるtop-down信号の特徴を明らかにすることができ、top-down信号に関する新たな知見が得られている。このような信号が前頭連合野のどのような仕組みで生成されるのかを解決するためには、同軸多点電極による複数の神経細胞活動の同時記録や、これらの電極点からの局所電場電位（local field potential）の同時記録による解析が必要である。これらの記録や解析を可能にするための、記録方法の確立と解析プログラムの作成を試みた。この方法を用いて、同軸多点電極による複数の単一ニューロン活動の同時記録と局所電場電位の同時記録を、次年度、前頭連合野外側部で実施する計画である。
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| Strategy for Future Research Activity |
米国FHC社から購入した12の電極点をもつ同軸多連電極を使用し、前頭連合野外側部より複数の単一ニューロン活動の同時記録と、これらの電極から記録される局所電場電位の同時記録を実施する。十分なデータの獲得を目指す目的で、３頭のサルを使用する計画である。しかし、対連合学習課題のサルへの訓練には1～1.5年の長期間を要するため、対連合学習課題の使用は断念し、遂行機能の発現と密接に関わるワーキングメモリを必要とする課題を使用し、top-down信号として同定された遅延期間に観察される選択性のある持続的活動の生成メカニズムの解明を目指す。ワーキングメモリ課題としては、訓練期間が短い（２ヶ月程度）記憶誘導性眼球運動を用いた遅延反応課題を使用し、この課題に関係するニューロン活動の解析により、前頭連合野が関わる遂行機能の解明を目指す。
同時に、連携研究者である篠本滋博士とその研究グループの協力を得て、局所電場電位を使用した前頭連合野内局所神経回路の同定やその動作の解析、ならびに、前頭連合野の異なる領域間の情報処理様態を理解するための神経回路モデルの作成と、それによる遂行機能実現に向けたシミュレーション実験を行い、遂行機能発現におけるtop-down信号の実態や機能を検討する。
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Research Products
(14 results)
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[Presentation] Persistent activity as a result of stimulus-driven network-wide re-organization of the pattern of firing rates.2015
Author(s)
Durnez, M., Constantinidis, C., Funahashi, S., Hansel, H., and Mongillo, G.
Organizer
Society for Neuroscience Meeting (Neuroscience 2015)
Place of Presentation
Chicago, USA
Year and Date
2015-10-19
Int'l Joint Research
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