Koechlinの仮説に基づく前頭前野の最前部の機能的検証

• 研究課題/領域番号: 20019004
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 嶋 啓節 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (60124583)
• 研究分担者: 中島 敏 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (00455792)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2009年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2008年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: Koechlinの仮説 / 前頭前野 / 日本サル / 運動前野 / 細胞活動 / デュアル課題 / サル / 大脳皮質

研究概要

脳の最高位中枢である前頭前野は機能的に異なる複数の領域より成り立っている。実生活において、進行中の複数課題の状況が逐次把握され制御・調節、すなわち最適処理されている。申請者らは、脳機能を複数の機能を持つ複数のマルチシステムと捉えて、このような複数の同時並列処理に関わる新しい脳の動作原理を解明することを目標として研究を進めている。この研究では、現在認知行動課題訓練中のサルを用いて、並列複数課題遂行時VS.単一課題遂行時の前頭前野の細胞活動を比較検討することによって上述した目的を達成しようとしている。具体的には、その役割が殆ど明らかにされてない前頭前野前方部、さらに前頭前野中央部から後方部および内側前頭前野などの複数領域、さらにその領域内の異なる機能にかかわる細胞活動を同時に記録し解析する。
現在、細胞活動の記録を前頭前野と運動前野から行っている。その結果、単一課題遂行時と並列複数課題遂行時に前頭前野と運動前野から、極めて興味深い領野特徴的な細胞活動を記録している。すなわち、運動前野では同時並列遂行時に単一課題遂行時では認められない複雑な神経活動が多く認められ、それまで遂行していた動作を反映する変調を強く受けていた。一方、前頭前野の細胞活動は、課題中断時に行っていた動作ではなく、より認知的なアクション(連続動作のカテゴリーあるいはパターン)を反映すると思われる活動が多く認められた。この結果は、前頭葉における運動遂行の階層性を個々の細胞活動で明示するものである。さらなる今後の研究の継続により、アクションに関する前頭前野の神経機構を解明できる。

研究成果

• [雑誌論文] Relating neuronal firing patterns to functional differentiation of cerebral cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinomoto, S., Kim, H., Shimokawa, T., Matsuno, N., Funahashi, S., Shima, K, Fujita, I., Tamura, H., Doi, T., Kawano, K., Inaba, N., Fukushima, K., Kurkin, S., Kurata, K., Taira, M., Tsutsu, K., Hidehiko Komatsu, H., Ogawa, T., Koida, K., Tanji, J., Toyama, K.
  • 雑誌名: PLoS.Comput.Biol. 5
  • NAID: 120003780186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interval time coding by neurons in the presupplementary and supplementary motor areas (2009)
  • 著者名/発表者名: Mita, A., Mushiake, H., Shima, K., Matsuzaka, Y., Tanji, J.
  • 雑誌名: Nature Neurosci 12 ページ: 502-507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interval time coding by neurons in the presupplementary and supplementary motor areas (2009)
  • 著者名/発表者名: Mita,A, Mushiake,H., Shima,K. Matsuzaka,Y.,and Tanji,J
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 12(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution of cingulate cortical cells projecting to the primary motor cortex in the rat (2008)
  • 著者名/発表者名: Wang,Y, Matsuzaka,Y., Mushiake ,H., and Shima,K.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 60 ページ: 406-411
  • 査読あり
• [備考]
  • URL: http://www.med.tohoku.ac.ip/2sei/