小脳と基底核による時間情報の処理機構

• 研究課題/領域番号: 23300139
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 真樹 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90301887)
• 連携研究者: 國松 淳 北海道大学, 大学院医学研究科, 助教 (50632395)
• 研究協力者: 大前 彰吾 ; 植松 明子 ; 松山 圭
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2012年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2011年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 時間情報 / 小脳核 / 線条体 / ニューロン活動 / 霊長類 / ドーパミン / アセチルコリン / 神経科学 / 時間情報処理 / 小脳 / 大脳基底核 / 視床 / 基底核 / 大脳皮質 / 大脳小脳連関 / 大脳基底核ループ / 眼球運動 / 単一ニューロン記録 / ドパミン / オドボール課題

研究成果の概要

時間知覚や運動タイミングの制御には、大脳基底核と小脳が重要である。手がかり刺激から一定の時間経過を眼球運動で報告するようにサルを訓練し、線条体と小脳核の神経活動を比較したところ、前者のみで報告する時間長による神経活動の変化を認めた。また、これらの記録部位への薬物投与による行動の変化を調べた。さらに、一定の時間間隔で繰り返し提示される視聴覚刺激の欠落を検出するようにサルを訓練し、感覚予測に関与すると考えられる神経活動を小脳核から記録することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Two types of neurons in the primate globus pallidus external segment play distinct roles in antisaccade generation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, A. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: Cereb. Cortex 巻: Advanced online publication 号: 3 ページ: 1187-1199
  • DOI: 10.1093/cercor/bhu308
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Application of radiosurgical techniques to produce a primate model of brain lesions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu, J., Miyamoto, N., Ishikawa, M., Shirato, H. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: Front. Syst. Neurosci. 巻: 9 ページ: 67-67
  • DOI: 10.3389/fnsys.2015.00067
  • NAID: 120005679516
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Different neuronal computations of spatial working memory for multiple locations within versus across visual hemifields. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, A. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 34 号: 16 ページ: 5621-5626
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0295-14.2014
  • NAID: 120005476076
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential neuronal representation of spatial attention dependent on relative target locations during multiple object tracking. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, A. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 34 号: 30 ページ: 9963-9969
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4354-13.2014
  • NAID: 120005537462
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temporally specific sensory signals for the detection of stimulus omission in the primate deep cerebellar nuclei. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohmae, S., Uematsu, A. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 33 号: 39 ページ: 15432-15441
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1698-13.2013
  • NAID: 120005434489
  • 査読あり
• [雑誌論文] 時間の測り方 ―脳による時間の符号化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹、國松 淳、大前彰吾
  • 雑誌名: 脳と神経（Brain and Nerve） 巻: 65 ページ: 941-948
• [雑誌論文] Retrospective and prospective information coding by different neurons in the prefrontal cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsushima A and Tanaka M
  • 雑誌名: Neuro Report 巻: 24 号: 2 ページ: 73-78
  • DOI: 10.1097/wnr.0b013e32835c8d66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation of object choice by electrical microstimulation in macaque frontal eye fields. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, A. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: Cereb. Cortex 巻: in press
  • NAID: 120005617268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal correlates of multiple top-down signals during covert tracking of moving objects in macaque prefrontal cortex. (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsushima A and Tanaka M
  • 雑誌名: Journal of Cognitive Neuroscience 巻: 24 号: 10 ページ: 2043-2056
  • DOI: 10.1162/jocn_a_00265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alteration of the timing of self-initiated but not reactive saccades by electrical stimulation in the supplementary eye field. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu, J. & Tanaka, M.
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 巻: 36 号: 9 ページ: 3258-3268
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2012.08242.x
  • NAID: 10031131124
  • 査読あり
• [雑誌論文] 視床-大脳皮質経路による運動の制御：ニホンザルの眼球運動を指標とした研究（Role of the primate thalamocortical pathways in the generation of eye movements.） (2012)
  • 著者名/発表者名: 國松 淳、田中真樹
  • 雑誌名: 比較生理生化学会誌 巻: 29 ページ: 235-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of the central thalamus to the generation of volitional saccades (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M., Kunimatsu, J.
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. 巻: 33 号: 11 ページ: 2046-2057
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2011.07699.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 眼球運動制御からみた視床大脳経路の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 國松淳、田中真樹
  • 雑誌名: 脳と神経Brain and Nerve 巻: 63 ページ: 871-877
  • NAID: 40018943967
• [学会発表] Effects of electrical microstimulation to the primate cerebellar dentate nucleus on the detection of stimulus omission in the missing oddball paradigm. (2015)
  • 著者名/発表者名: 植松明子、田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] Spatiotemporal adaptation of predictive saccades in monkeys. (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤健史、田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 大脳小脳連関と高次機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 平成26年度京大霊長研共同利用研究会
  • 発表場所: 京都大学霊長類研究所（犬山市）
  • 年月日: 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] Neural mechanisms of temporal monitoring and prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 2014年度包括型脳科学研究推進支援ネットワーク冬のシンポジウム
  • 発表場所: 東京医科歯科大学（東京都）
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Role of the primate thalamus in temporal prediction. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama K. & Tanaka M.
  • 学会等名: 2014 International Symposium “Vision, Memory, Thought”
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Neurons in the primate central thalamus predicting the timing of periodic stimulus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama K. & Tanaka M.
  • 学会等名: Society for Neuroscience, 2014.
  • 発表場所: ワシントンコンベンションセンター（米国,Washington DC）
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] Contribution of the cerebellar dentate nucleus to the generation of anti-saccades. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu J., Suzuki T & Tanaka M.
  • 学会等名: Society for Neuroscience, 2014.
  • 発表場所: ワシントンコンベンションセンター（米国,Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ DC）
  • 年月日: 2014-11-15
• [学会発表] 計時と予測の神経機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 日本神経回路学会オータムスクール（ASCONE）
  • 発表場所: かたくら諏訪湖ホテル（諏訪市）
  • 年月日: 2014-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] 2つの時間課題でのサル小脳歯状核の神経活動の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植松明子、田中真樹
  • 学会等名: 日本神経回路学会オータムスクール（ASCONE）
  • 発表場所: かたくら諏訪湖ホテル（諏訪市）
  • 年月日: 2014-11-01
• [学会発表] Anti-saccade signals in the primate cerebellar dentate nucleus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu J., Suzuki T & Tanaka M.
  • 学会等名: 2014年日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Neuronal correlates of temporal prediction in the primate central thalamus (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama K. & Tanaka M.
  • 学会等名: 2014年日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] 予測性眼球運動の空間および時間学習 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤健史、田中真樹
  • 学会等名: 日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-08-30
• [学会発表] 眼球運動における時空間予測の学習 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤健史、田中真樹
  • 学会等名: 第8回Motor control研究会
  • 発表場所: つくば大学 （つくば市）
  • 年月日: 2014-08-08
• [学会発表] 時間の脳内表現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 2011年度日本神経学会北海道地区生涯教育講演会
  • 発表場所: 北海道大学医学部臨床大講堂(札幌市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-04
• [学会発表] Multiple components of prefrontal signals for covert tracking of moving object (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Prefrontal Cortex
  • 発表場所: Kyoto Univ Inamori Cntr.(京都市)
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳による時間表現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 第9回北海道大学脳科学研究教育センターシンポジウム「高次脳機能のメカニズム」
  • 発表場所: 北海道大学医学部学友会館(札幌市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] Neural mechanism of timing : a role for the cerebellum (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M.
  • 学会等名: David Mahoney Center Laboratory Seminar
  • 発表場所: コロンビア大学(USA)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Manipulation of target choice for covert tracking by electrical microstimulation in the primate frontal eye fields (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsushima A., Tanaka M.
  • 学会等名: 2011北米神経科学学会
  • 発表場所: ワシントンコンベンションセンター(USA)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Encoding of repetitive event timing by sensory gain modulation in the primate deep cerebellar nuclei (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohmae A., Uematsu A., Tanaka M.
  • 学会等名: 2011北米神経科学学会
  • 発表場所: ワシントンコンベンションセンター(USA)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Manipulation of top-down signals for covert object tracking by electrical stimulation in the primate prefrontal cortex.(サル前頭前野電気刺激による物体の内的追跡に関わるトップダウン信号の操作) (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsushima A., Tanaka M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Detection of single omission in isochronous repetitive stimuli relies on two distinct mechanisms. (繰り返し刺激の欠落には2種類の神経機構が関与する) (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohmae A., Tanaka M.
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 時間感覚の脳内表現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 第185回つくば脳科学セミナー
  • 発表場所: 筑波大学医学部(つくば市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] サル前頭眼野の電気刺激による物体選択の操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松嶋藻乃, 田中真樹
  • 学会等名: 第91回北海道医学大会・日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 札幌医科大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] サル小脳歯状核の電気刺激による欠落オドボール検出の促進 (2011)
  • 著者名/発表者名: 植松明子, 大前彰吾, 田中真樹
  • 学会等名: 第91回北海道医学大会・日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 札幌医科大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] 眼球運動のタイミング制御における前頭葉背内側部のはたらき (2011)
  • 著者名/発表者名: 國松淳, 田中真樹
  • 学会等名: 第5回生理研Motor Control研究会
  • 発表場所: 生理学研究所(愛知県)
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 小脳機能の生理学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹、大前彰吾、植松明子
  • 学会等名: 第52回日本神経学会学術大会シンポジウム「脊髄小脳変性症:update」
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] Electrical microstimulation in the primate dorsomedial frontal cortex alters the timing of self-initiated saccades (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu J, Tanaka M
  • 学会等名: 国際比較生理生化学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2011-05-06
• [学会発表] 小脳の時間表現
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 東京医科歯科大学セミナー
  • 発表場所: 東京医科歯科大学(東京都)
  • 招待講演
• [学会発表] Role of the cerebellum in temporal prediction
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: CiNetセミナー
  • 発表場所: 大阪大学脳情報通信融合研究センター（吹田市）
  • 招待講演
• [学会発表] Neural basis of temporal processing: a role of the cerebellum
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 第91回日本生理学会シンポジウム「認知機能を支える神経回路研究の最前線」
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 招待講演
• [学会発表] Neuronal activity during rapid action selection in the primate globus pallidus external segment (即時的な行動選択に関わる淡蒼球外節の神経活動)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Tanaka M
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] Contribution of the cerebellum to perceptual prediction. (知覚的予測における小脳の役割)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, A., Itoh, S., Yoshida, A., Kurkin, S., Yabe, I., Sasaki, H., Tanaka, M.
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] Neuronal representation of temporal information in the basal ganglia and the cerebellum.
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu J, Ohmae S, Tanaka M
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
• [学会発表] 一定の時間経過を報告する際の線条体ニューロンの活動．
  • 著者名/発表者名: 鈴木智貴, 國松 淳, 田中真樹
  • 学会等名: 平成25年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] 時間再現における基底核と小脳の役割の比較
  • 著者名/発表者名: 國松 淳、大前彰吾、鈴木智貴、田中真樹
  • 学会等名: 第7回Motor control研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] 複数の物体に対する注意の配分―サル前頭前野の神経活動による検討
  • 著者名/発表者名: 松嶋藻乃, 田中真樹
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: 旭川医科大学（北海道）
• [学会発表] Predictive activity in the primate motor thalamus during the missing oddball task.
  • 著者名/発表者名: Matsuyama K, Kunimatsu J & Tanaka M.
  • 学会等名: International Symposium on Prediction and Decision Making 2013
  • 発表場所: 京都大学（京都市）
• [学会発表] Distinct neuronal mechanisms for remembering multiple locations within vs. across visual hemifields
  • 著者名/発表者名: Matsushima A. & Tanaka M.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: SanDiego Convention center(San Diego))
• [学会発表] The basal ganglia indirect pathway plays a role in temporal processing
  • 著者名/発表者名: Kunimatsu J. & Tanaka M
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: SanDiego Convention center(San Diego))
• [学会発表] Differential roles of two type neurons in the primate globus pallidus external segment
  • 著者名/発表者名: Yoshida A. & Tanaka M
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: SanDiego Convention center(San Diego))
• [学会発表] 即時的な行動選択に関わる淡蒼球外節の神経活動
  • 著者名/発表者名: 吉田篤司、田中真樹
  • 学会等名: 第３回生理研社会神経科学研究会
  • 発表場所: 生理学研究所(岡崎市）
• [学会発表] タイミング予測の神経機構
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 国立精神神経センター システム神経科学セミナーシリーズ第4回
  • 発表場所: 国立精神神経センター（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] タイミング予測の神経機構
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 第15回山形めまい研究会
  • 発表場所: 山形国際ホテル（山形市）
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳の時間情報処理：行動特性を支配するゲノム基盤と脳機能の解明
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 学会等名: 平成24年度 京都大学霊長類研究所共同利用研究会
  • 発表場所: 京都大学霊長類研究所（犬山市）
  • 招待講演
• [学会発表] 自発性サッカードのタイミング制御におけるドパミンの関与
  • 著者名/発表者名: 國松 淳, 田中真樹
  • 学会等名: 第６回生理研Motor Control研究会
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県）
• [学会発表] オドボール課題遂行中のサル視床ニューロンの予期的活動
  • 著者名/発表者名: 松山 圭, 國松 淳, 田中真樹
  • 学会等名: 第６回生理研Motor Control研究会
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県）
• [学会発表] サル前頭眼野の電気刺激による物体選択の操作．複数の刺激位置を記憶するための神経機構
  • 著者名/発表者名: 松嶋藻乃, 田中真樹
  • 学会等名: 包括脳ワークショップ
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台市）
• [学会発表] 線条体ドパミンによる自発的な運動のタイミング調節
  • 著者名/発表者名: 國松 淳, 田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Saccade target selection determines direction of cerebellar adaptation
  • 著者名/発表者名: Habtemariam A, 松嶋藻乃, 田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] 記憶すべき複数刺激の相対位置により異なる二つの符号化
  • 著者名/発表者名: 松嶋藻乃, 田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] 即時的な行動選択に関わる淡蒼球の神経活動
  • 著者名/発表者名: 吉田篤司, 田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] サル視床ニューロンにおける反応性から予測性への活動変化
  • 著者名/発表者名: 松山 圭, 國松 淳, 田中真樹
  • 学会等名: 第92回日本生理学会北海道地方会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [図書] 「高次脳機能と小脳」In: Annual Review神経2015 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植松明子、田中真樹
  • 総ページ数: 299
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 南山堂医学大辞典（第20版）（分担執筆） (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 総ページ数: 3101
  • 出版者: 南山堂
• [図書] 「聴覚・前庭系」In: 心理学辞典 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 総ページ数: 1088
  • 出版者: 誠心書房
• [図書] カンデル神経科学（Principles of Neural Science, 5th ed）第39章「視線の制御」（邦訳） (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹、松嶋藻乃
  • 総ページ数: 1800
  • 出版者: メディカル・サイエンス・インターナショナル
• [図書] 「時間情報処理における大脳小脳連関の役割」In: ブレインサイエンス・レビュー2014（廣川信隆編） (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真樹
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: クバプロ
• [図書] Thalamic roles in eye movements In : Oxford Handbook on Eye Movements(S.P.Liversedge, I.D.Glichrist, S.Everling, Eds.), pp.235-256 (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka. M., Kunimatsu, J.
  • 総ページ数: 1027
  • 出版者: Oxford University Press, UK