2013 Fiscal Year Research-status Report
広域時空間パターン電気刺激による下側頭葉皮質における物体認識メカニズムの研究
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25350997
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
川嵜 圭祐 新潟大学, 医歯学系, 助教 (60511178)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 神経科学 |
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| Research Abstract |
下側頭葉皮質は物体認識に不可欠な脳領域であり、下側頭葉ニューロンの活動は物体を同定するために必要な情報を符号化している。広域にわたり分散して符号化された情報がどのように読み出されるのか？本研究では階層的視覚カテゴリー弁別課題を遂行中のサルに、下側頭葉皮質全域にわたる時空間パターン電気刺激を行い、皮質内に分散して表現された物体情報がどのようにして読み出されるのか明らかにすることを目的として実験を進めている。本年度は
①２頭のサルを用いて、視覚認知課題の訓練を遂行し、２頭とも視覚カテゴリー弁別課題を習得した。
②電気刺激の時空間パターンを決定するためには皮質脳波の活動時空間パターンためには皮質脳波の時空間パターンを定量化（マップ化）する必要がある。本研究では、皮質活動のカテゴリ選択性を指標にしたマップ（選択性マップ）、サポートベクターマシンを用いて皮質活動からのカテゴリ情報がどれだけよく読み取れるか、その効率を指標にしたマップ（デコードマップ）、順列局所エントロピー法を用いて情報の流れを指標にしたマップ（情報流マップ）の３つを検討した。その結果、刺激のカテゴリー階層レベルによって選択的に活動する皮質マップが異なることが明らかになった。選択性マップとデコードマップの様態から、個々の刺激を弁別する際には、側頭葉の後部の活動パターンが重要で、刺激のカテゴリーの弁別をする際には側頭葉の中央部の活動パターンが重要であることが示唆された。情報流マップからは選択性マップとデコードマップとは異なるカテゴリ弁別時空間マップが存在することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
サルの訓練については、２頭の個体にカテゴリ弁別課題を訓練することができ、順調にすすんだ。
時空間パターン電気刺激のパラメータを決定するための重要な要素である脳活動の時空間パターン解析方法については、順列局所エントロピー法を用いた新しい方法を確立し興味深い知見を得ることができ、順調にすすんだ。
刺激用皮質脳波電極、および電気刺激発生装置の作成には遅れが生じた。皮質脳波の解析をもとに、再現する電気刺激の時空間パターンを決定し、電気刺激システムの仕様を決定する必要があったが、当初予定したより詳細に解析する必要があることが判明し、解析の実施に計画より時間が多くかかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
サルの訓練については、カテゴリ弁別課題をいくつかの階層レベルで弁別できるように訓練を進める、粗いカテゴリー、細かいカテゴリー（あるいは個々のカテゴリーメンバー）の弁別ができるようにする。
刺激用皮質脳波電極、および電気刺激発生装置の作成については、これまでの時空間マップ解析の結果をもとに、電極のデザインを決定し、作成する。本年度に得られた、選択性マップ、デコードマップ、情報流マップを人工的に再現するような時空間パターン電気刺激を駆動し、カテゴリー認知弁別への影響を検証していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
２５年度に計画していた刺激用脳波電極の電極の作成、それに合わせた前置増幅器の作成、あるいは一部購入が、遅れたため次年度使用額が生じた。
現在までに、記録用の皮質脳波電極の最適なパラメータはすでに決定し、記録をおこなった。これらのデータを解析して、皮質脳波刺激システムに必要な仕様を検討中である。複数の解析方法を適用し、最適なパラメータを明確化できたため、今年度は必要十分な電気刺激用皮質脳波電極、電気刺激生成装置をスムーズに開発、導入することが可能である。次年度使用額は最適な機器の購入や、機器の作成に必要な材料の購入に当てる。
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