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霊長類扁桃体への迅速な脅威信号伝達の視覚経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01381
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関大阪大学

研究代表者

藤田 一郎  大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60181351)

研究分担者 井上 謙一  京都大学, 霊長類研究所, 助教 (90455395)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
39,650千円 (直接経費: 30,500千円、間接経費: 9,150千円)
2019年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2018年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2017年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
キーワード扁桃体 / 大脳皮質視覚野 / 表情認識 / 迅速経路仮説 / 狂犬病ウイルス / 危険認知 / 新生児微笑 / 自閉症 / 視床枕 / 上丘 / 表情弁別 / 皮質下経路 / 霊長類 / サポートベクターマシン / 情動 / 顔表情 / 脅威信号 / 顔認識 / 大脳皮質側頭葉 / ディープラーニング / 側頭葉視覚連合野 / 単一細胞活動 / 神経科学 / 生理学
研究成果の概要

霊長類の脳において、他者の恐怖表情や威嚇表情あるいは危害を加えてくる動物の姿などの視覚的脅威信号を大脳皮質を介さずに処理しているという仮説(迅速経路仮説)の検証を行った。扁桃体細胞が、視覚刺激提示後50ミリ秒で威嚇表情を他の表情から区別する活動を示すことが判明した。この活動は、表情に関する粗い情報を送っていた。また、大脳皮質を介さずに、網膜ー上丘ー視床枕を経て扁桃体に至るシナプス経路があることをシナプス連絡標識法を用いる事で解剖学的に示した。以上、大脳皮質経路と並列に、上丘と視床枕を介する皮質下経路が、粗いけれども素早い顔表情の処理を行い、その情報を扁桃体へと送ることを証明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、大脳皮質経路とは別に皮質下経路が他者の威嚇表情を伝えていることを生理学に示し、またそれを実現する解剖学経路の存在を証明した。この成果は、サルにおける視覚喚起性情動の神経経路を明らかにし情動の神経機構の理解を進めるのみならず、ヒトを対象としたfMRI研究の結果の解釈に本質的な示唆を与える(例:情動系からのフィードバックが大脳皮質の活動を変容させるか)。また、盲視・視覚意識のメカニズムや相補的神経回路間の適応制御など、システム神経科学における問題に新しい視点をもたらす。さらに、情動障害、パニック障害、自閉症などの病態と原因の理解を進展させ、これらの疾患・障害のケアの方法開発に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Rapid processing of threatening faces in the amygdala of nonhuman primates: subcortical inputs and dural roles2022

    • 著者名/発表者名
      Mikio Inagaki, Ken-ichi Inoue, Soshi Tanabe, Kei Kimura, Masahiko Takada, Ichiro Fujita
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: - 号: 3 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1093/cercor/bhac109

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Processing of visual statistics of naturalistic videos in macaque visual areas V1 and V42022

    • 著者名/発表者名
      Gaku Hatanaka, Mikio Inagaki, Ryosuke F. Takeuchi, Shinji Nishimoto, Koji Ikezoe, Ichiro Fujita
    • 雑誌名

      Brain Structure and Function

      巻: - 号: 4 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1007/s00429-022-02468-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Explaining coarse visual processing in the subcortical pathway with convolutional neural networks2021

    • 著者名/発表者名
      Chanseok Lim, Mikio Inagaki, Takashi Shinozaki, Ichiro FUjita
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report

      巻: 121 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatial pooling inherent to intrinsic signal optical imaging might cause V2 to resemble a solution to the stereo correspondence problem2018

    • 著者名/発表者名
      Doi T, Abdolrahamani M, Fujita I
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 115 号: 30

    • DOI

      10.1073/pnas.1807687115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity2018

    • 著者名/発表者名
      Oishi H, Takemura H, Aoki SC, Fujita I, Amano K
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 115 号: 48 ページ: 12289-12294

    • DOI

      10.1073/pnas.1804741115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical and subcortical responses to biological motion2018

    • 著者名/発表者名
      Chang DHF, Ban H, Ikegaya Y, Fujita I, Troje NF
    • 雑誌名

      Neuroimage

      巻: 174 ページ: 87-96

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2018.03.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mapping stimulus feature selectivity in macaque V1 by two-photon Ca 2+ imaging: Encoding-model analysis of fluorescence responses to natural movies2018

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe Koji、Amano Mahya、Nishimoto Shinji、Fujita Ichiro
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 印刷中 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2018.01.009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity2018

    • 著者名/発表者名
      Oishi H, Takemura H, Aoki SC, Fujita I, Amano K
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 未定 ページ: 1-22

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] A relative frame of reference underlies reversed depth perception in anticorrelated random-dot stereograms2017

    • 著者名/発表者名
      Aoki SC, Shiozaki SM, Fujita I
    • 雑誌名

      Journal of Vision

      巻: 17(12):17 号: 12 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1167/17.12.17

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid reponses of amygdala neurons discriminate facial expressions2017

    • 著者名/発表者名
      Inagaki M, Fujita I
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: - ページ: 1-31

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] A CNN model for the subcortical pathway acquires amygdala neuron-like properties when trained in human-like experiences2022

    • 著者名/発表者名
      Chanseok Lim, Mikio Inagaki, Takashi Shinozaki, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      The 7th CiNet Conference: New horizons in brain mapping
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質経路と皮質下経路の表情表現:畳み込みニューラルネットワークを用いた比較2021

    • 著者名/発表者名
      赤星宏知, 稲垣未来男, 林 燦碩, 小松優介, 篠崎隆志, 藤田一郎.
    • 学会等名
      日本視覚学会2021年夏季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 畳み込みニューラルネットワークを用いた皮質下経路の粗い情報処理の説明2021

    • 著者名/発表者名
      林燦碩, 稲垣未来男, 篠崎隆志, 藤田一郎
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 脳の情報処理戦略:「粗いが速い」と「遅いが精確」の併用2019

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      次世代人工知能シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 顔表情弁別を行う畳込みニューラルネットワークにおける内部表現2018

    • 著者名/発表者名
      小松優介、稲垣未来男、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      第41回日本神経科学会(Neuroscience2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒト視覚体験の適用によるCNNモデルの扁桃体類似特性の獲得2018

    • 著者名/発表者名
      林 燦碩、稲垣未来男、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      第41回日本神経科学会(Neuroscience2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質経路と皮質下経路における顔処理のモデル化の試み2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣未来男、林 燦碩、小松優介、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      日本視覚学会2018年夏季学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質と扁桃体における顔の視覚的表現の違い2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣未来男、藤田一郎
    • 学会等名
      第23回日本顔学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CNNにおける扁桃体細胞類似特性獲得のための視覚体験的学習法2018

    • 著者名/発表者名
      林 燦碩、稲垣未来男、小松優介、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 顔表情弁別を行う畳み込みニューラルネットワーックの内部における空間周波数特性2018

    • 著者名/発表者名
      小松優介、 林 燦碩、稲垣未来男、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 表情知覚の脳内経路と深層・浅層ニューラルネットワーク2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣未来男、林燦碩、小松優介、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      次世代人工知能シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 『無理しない』:脳に学ぶ情報処理ストラテジー2018

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      次世代人工知能シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rapid discrimination of emotional faces by population activity of amygdala neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Inagaki M, Fujita I
    • 学会等名
      Neuroscience 2017(The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質および皮質下視覚情報処理のモデル化の試み2017

    • 著者名/発表者名
      稲垣未来男、林燦碩、小松優介、篠崎隆志、藤田一郎
    • 学会等名
      質感の集い2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習およびDNNを用いた眼球運動解析による統合失調症患者と健常者の弁別2017

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎、岡田研一、稲垣未来男、檀上大輝、篠崎隆志
    • 学会等名
      第14回IGC・第10回COCORO合同会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 認知脳科学研究室

    • URL

      http://www2.bpe.es.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪大学基礎工学部生物工学コース

    • URL

      http://www.bpe.es.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 脳情報通信融合研究センター

    • URL

      https://cinet.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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