コンフリクトコストに対する調和・不調和情報シーケンス効果の神経基盤の研究

• 研究領域: 人工知能と脳科学の対照と融合
• 研究課題/領域番号: 16H06564
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 田中 啓治 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (00221391)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 76,180千円 (直接経費: 58,600千円、間接経費: 17,580千円); 2020年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2019年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2018年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: 認知制御 / 前頭眼窩野 / 認知機能 / 前頭前野 / fMRI / 葛藤コスト / 前頭眼窩皮質 / 背外側前頭前野 / 多変量パターン解析 / フラットマップ / 作業セット / 慣性 / 反応時間 / 磁化率アーチファクト / マルチバンド法 / スライス内高速化法 / 神経科学 / インプレーンアクセラレーション

研究成果の概要

認知制御が刻々の状況に動的に順応する機序を明らかにするため、競合課題遂行中にfMRI測定を行なった。刺激の色により指定される方向のボタンを押す課題で被験者を訓練した。色で指定されるのと同じ（一致条件）または反対（不一致条件）の方向を指す矢印、または矢頭なしの線分（中立条件）を色刺激の上に置いて課題遂行を部分的に妨害した。右前頭眼窩皮質外側部の活動パターンは、前試行の条件（一致／中立）と、現試行の条件（一致／不一致）を表現した。そして、競合コストが前試行の条件（一致／中立）に依存する強さは、その被験者の眼窩皮質における前試行条件表現の強さに負相関し、現試行条件表現の強さに正相関した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

中立条件を追加した競合課題遂行中にfMRI測定を行なった結果、前頭眼窩皮質外側部が前試行において活性化し使ったタスクセットの数を表現し、これを現試行の認知制御に用いていることを示した。そして、「前頭眼窩皮質外側部は、内的な情報だけで決まる内的な課題遂行状態（task state）を表現することにより認知制御に貢献する」という新しい考えを提案し、前頭前野機能分化研究の新しい展開を促し、AI研究に新しいヒントを示した。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学技術大学(中国)
• [雑誌論文] A role of the lateral prefrontal cortex in the congruency sequence effect revealed by transcranial direct current stimulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Nan Li, Ying Wang, Fang Jing, Rujing Zha, Zhengde Wei, Li-Zhuang Yang, Xiujuan Geng, Keiji Tanaka, Xiaochu Zhang
  • 雑誌名: Psychophysiology 巻: 58(5) 号: 5
  • DOI: 10.1111/psyp.13784
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 将棋騎士の直観 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中啓治
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 38 ページ: 165-168
• [雑誌論文] 特集 小脳と大脳-Masao Itoのレガシー 行動認知制御の神経科学-前頭前野内の機能分化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中啓治
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 71 号: 12 ページ: 1357-1371
  • DOI: 10.11477/mf.1416201455
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • 年月日: 2019-12-01
• [雑誌論文] Face representations via tensorfaces of various complexities (2019)
  • 著者名/発表者名: Lehky SR, Phan AH, Cichocki A, Tanaka K
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 32 号: 2 ページ: 281-329
  • DOI: 10.1162/neco_a_01258
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The role of primate prefrontal cortex in bias and shift between visual dimensions (2019)
  • 著者名/発表者名: Mansouri FA, Buckley MJ, Fehring DJ, Tanaka K
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 30 号: 1 ページ: 85-99
  • DOI: 10.1093/cercor/bhz072
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exploration of Human Visual Cortex Using High Spatial Resolution Functional Magnetic Resonance Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Cheng K
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 印刷中 ページ: 4-9
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2016.11.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] The neural system of postdecision evaluation in rostral frontal cortex during problem-solving tasks. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wan X, Cheng K, Tanaka K.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 3 号: 4 ページ: 1-24
  • DOI: 10.1523/eneuro.0188-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural representation for object recognition in inferotemporal cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Lehky SR, Tanaka K
  • 雑誌名: Curr. Opinion Neurobiol. 巻: in press ページ: 23-35
  • DOI: 10.1016/j.conb.2015.12.001
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Energization of cognitive modes by the medial prefrontal cortex (area 9m) in Wisconsin Card Sorting Test (WCST) (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K
  • 学会等名: Annual Science meeting of the ARC Center of Excellence for Integrative Brain Function
  • 招待講演
• [学会発表] Neural substrates of intuition in shogi and soccer experts (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K
  • 学会等名: Australasian Neuroscience Society 2018 Annual Scientific Meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Category selectivity in the human face-selective cortex assessed with columnar resolution fMRI (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanskanen T, Kao CH, Waggoner RA, Ueno K, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: ISMRM Japanese Chapter 2nd Scientific Meeting, Wako
• [学会発表] Evaluation of motion effects on physiological noise correction in fMRI studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki C, Waggoner RA, Haruhana K, Tanaka K
  • 学会等名: ISMRM Japanese Chapter 2nd Scientific Meeting, Wako
• [学会発表] Evaluation of combining method for RF array coil data in fMRI study (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruhana K, Suzuki C, Tanaka K, Ueno K
  • 学会等名: ISMRM Japanese Chapter 2nd Scientific Meeting, Wako
• [学会発表] Simulations of various numerical leg models to ensure safety during parallel transmission MRI (2018)
  • 著者名/発表者名: Gupta S, Tanaka K, Waggoner RA
  • 学会等名: ISMRM Japanese Chapter 2nd Scientific Meeting, Wako
• [学会発表] Object recognition in inferotemporal cortex: from visual features to semantics (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K
  • 学会等名: 2017 Qufu Vision Science Conference, Qufu, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Object recognition in inferotemporal cortex: from visual features to semantics (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K
  • 学会等名: Asian-Pacific Conference on Vision, Tainan, Taiwan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Variation of RF-induced temperature increase in a phantom: comparison of numerical simulations, MR thermometry and measurements from temperature sensors (2017)
  • 著者名/発表者名: Gupta S, Waggoner RA, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: ISMRM 25TH Annual Meeting and Exhibition, Honolulu
  • 国際学会
• [学会発表] High-Resolution fMRI of the visual system at 3T using Zoomed Excitation via Tx-SENSE (2017)
  • 著者名/発表者名: Waggoner RA, Ueno K, Pfeuffer J, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: ISMRM 25TH Annual Meeting and Exhibition, Honolulu
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstructing Perceived Faces from Human Brain Activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Lam AM, Tanskanen T, Kao CHT, Kuno Y, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, Chiba
• [学会発表] ヒトfMRI撮像における被験者状態監視システムの構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruhana K, Suzuki C, Tanaka K, Ueno K
  • 学会等名: 第１回ヒト脳イメージング研究会, 町田
• [学会発表] ヒトfMRI研究のための被験者眼球運動計測システムの構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Matsuda K, Haruhana K, Suzuki C, Tanaka K
  • 学会等名: 第１回ヒト脳イメージング研究会, 町田
• [学会発表] Optimization of head motion parameter regression procedure in the data preprocessing for fMRI studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Suzuki C, Haruhana K, Tanaka K
  • 学会等名: 第45回日本磁気共鳴医学会大会, 宇都宮
• [学会発表] RF-induced temperature increase in a phantom: comparison of numerical simulations, MR Thermometry and temperature sensor measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: Gupta S, Cheng K, Tanaka K, Waggoner RA
  • 学会等名: 第45回日本磁気共鳴医学会大会, 宇都宮
• [学会発表] Serial autocorrelations and multiband fMRI (2016)
  • 著者名/発表者名: Waggoner RA, Tanskanen T, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ、埼玉県さいたま市
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] Effect of load size and load position on coupling between the elements of an array coil (2016)
  • 著者名/発表者名: Gupta S, Waggoner RA, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: 第44回日本磁気共鳴医学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ、埼玉県さいたま市
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] Columnar organization of face orientation procession I human occipital face area (2016)
  • 著者名/発表者名: Kao CH, Tanskanen T, Ueno K, Waggoner RA, Tanaka K, Cheng, K
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-07-22
• [学会発表] Columnar scale representation of faces in the human inferotemporal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanskanen T, Kao CH, Waggoner RA, Ueno K, Tanaka K, Cheng K
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-07-21