オブジェクト操作と動作のカテゴリー化の脳内表現

• 研究課題/領域番号: 22300124
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 虫明 元 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80219849)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 運動野 / 両手動作 / 細胞活動 / 高次運動野 / 前頭前野

研究概要

研究目標は動作のカテゴリーや認知に必要なカテゴリー表現が、関連領域でどのように表現されるかを解明することである。実験には、開発中のマルチ電極記録システムをもちいて神経回路の動態を明らかにする。ニホンザルに両手順序操作課題を訓練して、多数の順序動作を記憶も基づいて行う課題学習させた。補足運動野、前補足運動野に加えて運動前野、一次運動野から記録を行った。両手順序の情報は　効果器の順序と　運動種の順序でグループ符号化されていた。これらのグループ符号化は、個別に順序を符号化するより効率的であることを理論的にも確認した。

研究成果

• [雑誌論文] 認知的運動制御システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 虫明 元, 岩田潤一
  • 雑誌名: 総合リハビリテーション 巻: 43 ページ: 7-12
  • URL: http://medicalfinder.jp/ejournal/top-03869822-42-1.html?ss=%E8%99%AB%E6%98%8E
• [雑誌論文] Goal-oriented (2013)
  • 著者名/発表者名: Sumito Okuyama, Jun-ichi Iwata, Jun Tanji, and Hajime Mushiake
  • 雑誌名: flexible numerical operations by monkeys Animal Cognition 巻: 16(3) 号: 3 ページ: 509-18
  • DOI: 10.1007/s10071-012-0592-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurons in the cingulate motor area signal context-based and outcome-based selection of volitional action (2013)
  • 著者名/発表者名: Junichi Iwata, Keisetsu Shima, Jun Tanji, and Hajime Mushiake
  • 雑誌名: Experimental Brain Res 巻: 229 号: 3 ページ: 407-17
  • DOI: 10.1007/s00221-013-3442-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Participation of neurons in multiple sectors of medial frontal cortex undergoes dynamic alterations depending on the demand for volitional control of action (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Matsuzaka, Tetsuya Akiyama, Hajime Mushiake
  • 雑誌名: Experimental Brain Res 巻: 229 号: 3 ページ: 395-405
  • DOI: 10.1007/s00221-013-3454-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional representation of action and arm sequences in the pre-supplementary and supplementary motor areas (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T. ,Hosaka, R. Tsuda, I., Tanji, J. and Mushiake, H
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 33 号: 39 ページ: 15533-15544
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0855-13.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased firing irregularity as an emergent property of neural-state transition in monkey prefrontal cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Sakamoto, Yuichi Katori, Naohiro Saito Shun Yoshida, Kazuyuki Aihara and Hajime Mushiake
  • 雑誌名: Plos One 巻: 8(12) 号: 12 ページ: e80906-e80906
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0080906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optogenetically induced Seizure and the Longitudinal Hippocampal Network. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Osawa, , Hajime Mushiake
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 号: 4 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0060928
  • 査読あり
• [雑誌論文] 行動の計画と前頭前野ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本一寛、虫明元
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 巻: vol. 20 ページ: 37-41
  • NAID: 10031163980
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jnns/-char/ja/
• [雑誌論文] Goal-oriented, flexible numerical operations by monkeys (2013)
  • 著者名/発表者名: Sumito Okuyama, Jun-ichi Iwata, Jun Tanji, and Hajime Mushiake
  • 雑誌名: Animal Cognition, 巻: 16 ページ: 500-508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal activity in the primate dorsomedial prefrontal cortex contributes to strategic selection of response tactics. (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaka Y, Akiyama T, Tanji J, Mushiake H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 109 号: 12 ページ: 4633-8
  • DOI: 10.1073/pnas.1119971109
  • 査読あり
• [雑誌論文] 順序動作課題と割込課題からなる二重課題を制御する神経機構, 英文タイトル : Neuronal Mechanism Controlling a Dual-Task Consisting of a Sequential Motor Task and an Interrupting Task (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島 敏, 宮崎 淳, 嶋 啓節, 虫明元
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 巻: Vol. 18, No. 3 ページ: 129-134
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jnns/-char/ja/
• [雑誌論文] Representational Switching by Dynamical Reorganization of Attractor Structure in a Network Model of the Prefrontal Cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Katori, Kazuhiro Sakamoto, Naohiro Saito, Jun Tanji, Hajime Mushiake, Kazuyuki Aihara
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 7(11) 号: 11 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1002266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deciphering elapsed time and predicting action timing from neuronal population signals (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Shinomoto, T.Omi, A.Mita, H.Mushiake, K.Shima, Y.Matsuzaka, J.Tanji
  • 雑誌名: Frontiers in Computational Neuroscience 巻: 5 ページ: 29-29
  • DOI: 10.3389/fncom.2011.00029
  • 査読あり
• [雑誌論文] 順序動作課題と割込課題からなる二重課題を制御する神経機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島敏, 宮崎淳, 嶋啓節, 虫明元
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌総説 巻: 18 ページ: 129-134
  • NAID: 10029734035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opto-Current-Clamp Actuation of Cortical Neurons Using a Strat egically Designed Channelrhodopsin (2010)
  • 著者名/発表者名: Lei Wen., Hongxia Wang., Saki Tanimoto, Ryo Egawa, Yoshiya Matsuzaka, Hajime Mushiake, Toru Ishizuka, Hiromu Yawo
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 5
  • 査読あり
• [学会発表] Mental Manipulation of Origami Revealed Functional Involvements of Intraparietal Areas and Premotor Areas (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Kawaguchi, Kazuhiro Sakamoto, Masashi Aoki, Hajime Mushiake
  • 学会等名: A fMRI study Neural Oscillation Conference 2013
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Cue-Dependent Modulation of Beta-Synchrony in Primates' Medial Motor Areas (2013)
  • 著者名/発表者名: Haruka Arisawa, Ryosuke Hosaka, Keisetsu Shima,Toshi Nakajima and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sigtuna, Sweden
• [学会発表] Laterality of Gamma-Oscillations in Monkey Medial Motor Cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sigtuna, Sweden
• [学会発表] Excitation -inhibition balance of prefrontal neurons during the execution of a path-planning task (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Sakamoto, Naohiro Saito, Shun Yoshida and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sigtuna, Sweden
• [学会発表] 補足眼野で生成される予測誤差は探索戸知識利用の切り替えを引き起こす (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Kawaguchi, Kazuhiro Sakamoto, Naohiro Saito, Yoshito Furusawa,Jun Tanji, Masashi Aoki, Hajime Mushiake
  • 学会等名: 日本神経科学学会大会 (Neuro2013)
  • 発表場所: Kyoto (京都、国立京都国際会館)
• [学会発表] Cue-Dependent Modulation of Beta-Synchrony in Primates’ Medial Motor Areas (2013)
  • 著者名/発表者名: Haruka Arisawa, Ryosuke Hosaka, Keisetsu Shima,Toshi Nakajima and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sweden, Sigtuna
• [学会発表] Laterality of Gamma-Oscillations in Monkey Medial Motor Cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sweden, Sigtuna
• [学会発表] Excitation-inhibition balance of prefrontal neurons during the execution of a path-planning task (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Sakamoto, Naohiro Saito, Shun Yoshida and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
  • 発表場所: Sweden, Sigtuna
• [学会発表] Modular representation of multiple motor sequences based on action and effector use in the medial motor areas (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshi Nakajima, Ryosuke Hosaka, Jun Tanji and Hajime Mushiake
  • 学会等名: 米国神経科学学会 (Neuroscience 2012)
  • 発表場所: New Orleans, USA (ポスター発表, 187.19/PP19)
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] Modulation of LFP beta oscillation while updating motor plan in primate medial motor areas (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi and Hajime Mushiake
  • 学会等名: 米国神経科学学会 (Neuroscience 2012)
  • 発表場所: New Orleans, USA (ポスター発表, 382.5/YY1)
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] エンコード・実行時で異なるニューロン群が反応タクティクスとアクションをコードする, Separate population of prefrontal neurons represent forthcoming tactics and action at the time of encoding and execution (2012)
  • 著者名/発表者名: 松坂 義哉, 斎藤 雄太郎, 虫明 元
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 経路探索課題中の前頭前野興奮性-抑制性バランスの時間発展, Time-development of excitation-inhibition balance in the prefrontal cortex during a path-planning task (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本 一寛, 斎藤 尚宏, 吉田 隼, 香取 勇一, 丹治 順, 合原 一幸, 虫明 元
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 視覚探索課題中の行動評価における補足眼野の役割, The role of the supplementary eye field in evaluating outcomes during an oculomotor search task (2012)
  • 著者名/発表者名: 川口 典彦, 坂本 一寛, 古沢 義人, 丹治順, 青木 正志, 虫明 元
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Is advance planning of sequential movements reflected in the behavior of monkeys? (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto K, Kawaguchi N, Mushaike H
  • 学会等名: The 22th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society, 日本神経回路学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Dynamical reorganization of attractor structure in neural network model with dynamic synapses (2012)
  • 著者名/発表者名: Katori Y, Sakamoto K, Mushiake H, Aihara K
  • 学会等名: The 22th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society, 日本神経回路学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 動作順序を事前に決めているか : 形操作課題のサル行動解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本一寛, 川口 典彦, 虫明 元
  • 学会等名: 2012年度 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] reciprocal activation of beta and gamma oscillations in primate medial motora areas (2012)
  • 著者名/発表者名: 保坂亮介, 中島敏, 虫明 元
  • 学会等名: 2012年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] エンコード・実行時で異なるニューロン群が反応タクティクスとアクションをコードする (2012)
  • 著者名/発表者名: 松坂 義哉 斎藤 雄太郎 虫明 元
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Modular representation of multiple motor sequences based on action and effector use in the medial motor areas (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshi Nakajima, Ryosuke Hosaka, Jun Tanji and Hajime Mushiake
  • 学会等名: 北米神経科学会
  • 発表場所: USA, New Orleans
• [学会発表] The effect of interrupting a memory-guided sequential motor task on neuronal activity in the dorsal premotor area (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyazaki, Toshi Nakajima, Keisetsu Shima, Hajime Mushiake
  • 学会等名: 第34回神経科学会横浜
  • 発表場所: Yokohama JAPAN
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Dynamic neural representation in the dorsal premotor cortex during numerical operations (2011)
  • 著者名/発表者名: Sumito Okuyama, jun-ichi Iwata, Toshinobu Kuki, Jun Tanji, Hajime Mushiake
  • 学会等名: 第34回神経科学会横浜
  • 発表場所: Yokohama JAPAN
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] A new approach to the study of dynamics of neuronal circuits - Optically induced perturbation method- (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Mushiake
  • 学会等名: 第34回神経科学会横浜
  • 発表場所: Yokohama JAPAN
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Neuronal activity in the dorsal premotor cortex during a path-planning task (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaya Toyoshima, Yusuke Shibata, Kazuhiro Sakamoto, Naohiro Saito, Jun Tanji, Hajime Mushiake
  • 学会等名: 第34回神経科学会横浜
  • 発表場所: Yokohama JAPAN
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Recent progress in studies of the functions of medial frontal cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Mushiake, Yoshiya Matsuzaka, Toshi Nakajima and Jun Tanji
  • 学会等名: Tohoku International Symposium on Multidisciplinary Neuroscience
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-01-15
• [学会発表] Supervisory role of the primate medial prefrontal cortex in the selection of response tactics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Matsuzaka, Jun Tanji, Hajime Mushiake
  • 学会等名: Tohoku International Symposium on Multidisciplinary Neuroscience
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-01-15
• [学会発表] Neuronal activity in the medial motor areas reflects the sequencing of arm use and action in parallel during performance of a bimanual sequential motor task (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshi Nakajima, Ryosuke Hosaka, Hajime Mushiake, Jun Tanji
  • 学会等名: Tohoku International Symposium on Multi-disciplinary Neuroscience
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-01-15
• [学会発表] 動的システム脳科学の観点から-脳と心を結ぶ理論- (2011)
  • 著者名/発表者名: 虫明 元
  • 学会等名: 文科省数理連携ワークショップ「数理連携10の根本問題の発掘」
  • 発表場所: 理化学研究所大河内記念ホール
• [学会発表] Roles of the medial frontal cortices in the selection, storage and retrieval of response tactics in a voluntary arm-reaching task (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Matsuzaka, Yuutaro Saito, Jun Tanji, Hajime Mushiake
  • 学会等名: 第34回神経科学会横浜
  • 発表場所: Yokohama JAPAN
• [学会発表] Dynamic neuronal representation in the prefrontal cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Mushiake, Keisetsu Shima, Kazuhiro Sakamoto, Yuichi Katori and Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan
• [学会発表] Dynamic information processing in the supplementary eye field of monkeys during hypothesis testing behavior (2011)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Kawaguchi, Kazuhiro Sakamoto, Yoshito Furusawa, Naohiro Saito, Jun Tanji and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan
• [学会発表] Plan to execution through neuronal synchrony in the prefrontal cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Sakamoto, Katsutoshi Yamamoto, Naohiro Saito, Jun Tanji and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan
• [学会発表] Neuronal activity in the prefrontal cortex during performance of a dual task consisting of a main- and an interrupting-task (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyazaki, Toshi Nakajima, Keisetsu Shima and Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan
• [学会発表] Dynamic neuronal representation in the prefrontal cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Mushiake, Keisetsu Shima, Kazuhiro Sakamoto, Yuichi Katori, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: The 3^<rd> International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan(招待講演)
• [学会発表] Plan to execution through neuronal synchrony in the prefrontal cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Sakamoto, Katsutoshi Yamamoto, Naohiro Saito, Jun Tanji, Hajime Mushiake
  • 学会等名: The 3^<rd> International Conference on Cognitive Neurodynamics ICCN2011
  • 発表場所: Hokaido, Japan
• [学会発表] Neuronal activity related to switching of arm use and action during performance of a bimanual sequential motor task (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshi Nakajima T Hosaka R Tanjij Mushiake H
  • 学会等名: 第33回神経科学会神戸
  • 発表場所: Kobe JAPAN
  • 年月日: 2010-09-03
• [図書] Functional Magnetic Resonance Imaging/Book 2 Intech (ISBN : 979-953-307-732-0) (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobue Kanazawa, Masahiro Izumiyama, Takashi Inoue, Takanori Kochiyama, Toshio Inui, Hajime Mushiake
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: Neural correlates of the rule-based perception and production of hand gestures
• [図書] 霊長類の脳科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 虫明元
  • 総ページ数: 51
  • 出版者: 自然科学研究機構出版
• [備考]
  • URL: http://www.neurophysiology.med.tohoku.ac.jp/
• [備考] 生体システム生理学ホームページ
  • URL: http://www.neurophysiology.med.tohoku.ac.jp//