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情報を表現する神経活動における身体性の役割をBMI法で解析する

研究課題

研究課題/領域番号 20033011
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

櫻井 芳雄  京都大学, 文学研究科, 教授 (60153962)

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 *注記
9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
2009年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2008年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード脳 / BMI / ニューロン / 情報 / ラット / ニユーロン
研究概要

本研究は、脳の情報表現(情報コーディング)と身体性の関係について、マルチニューロン活動の記録とブレイン-マシン・インタフェース(BMI)を活用し明らかにすることを目指している。本年度は、昨年度に引き続きラットに学習課題、特に自由反応課題(フリーオペラント課題)を行わせ,その間のマルチニューロン活動を記録し解析し、同時に、BMIを活用することで、その同じマルチニューロン活動を行動の代わりとして課題を行わせ、その際のマルチニューロン活動の変化を解析した。その結果、ラットの海馬CA1ニューロン活動がBMIに繋がり行動の代わりとして機能すると、短期間で発火頻度が大きく変化すること、またその変化が新皮質(体性感覚野と運動野)より大きいことが明確となった。また、海馬CA1では同期発火も同様に変化したが、やはり新皮質ではほとんど変化しないことがわかった。さらに、同期発火は発火頻度に比べ変化の幅が小さかったが、同期発火に関わるニューロン数を増やすと、変化量が増大することもわかった。また昨年に引き続き、目標接近課題とBMIによる目標操作課題をラットに訓練し、海馬CA1のニューロン活動を解析した。目標接近課題ではそれらニューロン活動を記録しているだけであり、目標操作課題では発火頻度の増大により壁を接近させた。それぞれの課題を1週間にわたり訓練した結果、目標操作課題においてのみ最初の数日間で海馬CA1のマルチニューロン活動が増大し、その増大は1週間持続することがわかった。以上より、BMIを介し身体という拘束条件を取り去ることで、脳は自身のニューロンの発火頻度と同期発火を大きく変化させ得ることが明らかとなった。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Sub-millisecond firing synchrony of closely neighboring pyramidal neurons in hippocampal CAl of rats during delayed non-matching to sample task2009

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, S., Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits 3(9)

      ページ: 1-18

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prediction of arm trajectory from the neural activity of the primary motor cortex with modular connectionist architecture2009

    • 著者名/発表者名
      Choi, K., Hirose, H., Sakurai, Y., Iijima, T., Koike, Y.
    • 雑誌名

      Neural Networks 22

      ページ: 1214-1223

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Information in small neuronal ensemble activity in the hippocampal CAl during delayed non-matching to sample performance in rats2009

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, S., Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      BMC Neurscience 10(115)

      ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic synchrony of local cell assembly2008

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, Y. and Takahashi, S.
    • 雑誌名

      Reviews in the Neurosciences 19

      ページ: 425-440

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 侵襲式BMI(ブレインーマシン・インタフェース)の現状と課題2008

    • 著者名/発表者名
      櫻井芳雄
    • 雑誌名

      日本機械学会誌 111

      ページ: 916-919

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ブレイン-マシン・インタフェースがしめす脳の情報表現と可塑性2010

    • 著者名/発表者名
      櫻井芳雄
    • 学会等名
      日本心理学会「注意と認知」研究会
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2010-03-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Hippocampal neuronal ensembles act as comparator during delayed non-matching to sample performance in rats2008

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, S. and Sakurai, Y.
    • 学会等名
      38th Society for Neurosciefice Annual Meeting
    • 発表場所
      Washington, D. C.
    • 年月日
      2008-11-16
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~ysakurai/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bun.kvoto-u.ac.jp/~vsakurai/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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