• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

問題解決課題時の前頭葉細胞における予測符号化仮説に基づく神経過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26290001
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関東北大学

研究代表者

虫明 元  東北大学, 医学系研究科, 教授 (80219849)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード前頭葉 / 前頭前野 / 大脳皮質運動野 / 神経科学 / 運動野 / 脳・神経 / 脳と神経 / ゼロ細胞 / 頭頂連合野
研究成果の概要

予測符号化理論によれば 脳は常にモニターしながら作業モデルを生成、維持、更新している。そして、感覚入力があると、モデルの予測と比較して予測誤差がなければモデルを維持、不一致ならばモデルを更新する。我々はベータ波とガンマ波がこのような予測符号化のモデルを反映していると仮説を立てた。
課題遂行中のサルの前頭葉領域より局所電場電位を記録し解析した。予測符号の生まれるボトムアップ処理の必要な更新時期ではベータ波は弱く、予測的な状況でトップダウン処理が必要な維持期では顕著に増強した。これらのことから予測符号化に従って、前頭葉では作業モデルの更新、維持がそれぞれ、ガンマ波とベータ波で行われると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ベータ波は パーキンソン病などの脳疾患で更新しており、前頭葉と基底核でベータ波の同期が認められる事が知られている。このベータ波の意義は、我々の今回の結果に従えば予測符号化の、維持機構が強まり、逆に予測誤差で更新する機構が障害された状態と解釈できる。すなわち健常者での神経機構とパーキンソン病の神経系機構には、共通の神経基盤があり、そのバランスが崩れた状態と考えられる。このような予測符号化の神経機構の理解が、病態の新たな理解や治療方法の提案に貢献できると考えられる。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Optogenetic study of the response interaction among multi-afferent inputs in the barrel cortex of rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Y, Ohshiro T, Sakuragi S, Koizumi K, Mushiake H, Ishizuka T, Yawo H.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 3917-3917

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40688-2

    • 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] Optogenetic Activation of the Sensorimotor Cortex Reveals “Local Inhibitory and Global Excitatory” Inputs to the Basal Ganglia2017

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Mitsunori、Sano Hiromi、Sato Shigeki、Ogura Mitsuhiro、Mushiake Hajime、Chiken Satomi、Nakao Naoyuki、Nambu Atsushi
    • 雑誌名

      Cerebal Cortex

      巻: 27 号: 12 ページ: 5716-5726

    • DOI

      10.1093/cercor/bhx234

    • 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] Intended arm use influences interhemispheric correlation of β-oscillations in primate medial motor areas.2017

    • 著者名/発表者名
      Nakajima T, Arisawa H, Hosaka R, Mushiake H.
    • 雑誌名

      J Neurophysiol.

      巻: 118 号: 5 ページ: 2865-2883

    • DOI

      10.1152/jn.00379.2016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Suppression ofBeta Oscillations in the Primate Supplementary Motor Complex Reflects a Volatile State During the Updating of Action Sequences.2016

    • 著者名/発表者名
      Hosaka R, Nakajima T, Aihara K, Yamaguchi Y, Mushiake H.
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: 26 号: 8 ページ: 3442-52

    • DOI

      10.1093/cercor/bhv163

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Representation of behavioral tactics and tactics-action transformation in the primate medial prefrontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiya Matsuzaka, Jun Tanji, and Hajime Mushiake
    • 雑誌名

      J Neuroscience

      巻: 36 号: 22 ページ: 5974-87

    • DOI

      10.1523/jneurosci.4572-15.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detecting Causality by Combined Use of Multiple Methods: Climate and Brain Examples.2016

    • 著者名/発表者名
      Hirata Y, Amigo JM, Matsuzaka Y, Yokota R, Mushiake H, Aihara K
    • 雑誌名

      PLoS Plos One.

      巻: 11 号: 7 ページ: e0158572-e0158572

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0158572

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transplantation of Unique Subpopulation of Fibroblasts, Muse Cells, Ameliorates Experimental2016

    • 著者名/発表者名
      Satow, T., Kawase, T., Kitamura, A. , Kajitani ,Y. , Yamaguchi, T. , Tanabe, N. , Otoi, R. , Komuro, T. , Kobayashi, A. , Nagata, H. , Mima, T.,
    • 雑誌名

      Stem Cells

      巻: 34 号: 1 ページ: 160-173

    • DOI

      10.1002/stem.2206

    • 関連する報告書
      2015 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] Representation of the Numerosity 'zero' in the Parietal Cortex of the Monkey2015

    • 著者名/発表者名
      Okuyama S, .Kuki T, Mushiake H.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 5 号: 1 ページ: 10059-3

    • DOI

      10.1038/srep10059

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Suppression of Beta Oscillations in the Primate Supplementary Motor Complex Reflects a Volatile State During the Updating of Action Sequences.2015

    • 著者名/発表者名
      Hosaka R, Nakajima T, Aihara K, Yamaguchi Y, Mushiake H
    • 雑誌名

      Cereb Cortex. 2015

      巻: 163 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Arm-use dependent lateralization of gamma and beta oscillations in primate medial motor areas.2015

    • 著者名/発表者名
      Hosaka R, Nakajima T, Aihara K, Yamaguchi Y, Mushiake H.
    • 雑誌名

      Neural Netw

      巻: 62 ページ: 62-66

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2014.06.004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal patterns of current source density in the prefrontal cortex of a behaving monkey.2015

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Kawaguchi N, Yagi K, Mushiake H.
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 62 ページ: 67-73

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2014.06.009

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surprise signals in the supplementary eye field: fectified prediction errors drive exploration-exploitation transitions.2015

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi N, Sakamoto K, Saito N, Furusawa Y, Tanji J, Aoki M, Mushiake H
    • 雑誌名

      J Neurophysiol

      巻: 113 号: 3 ページ: 1001-1014

    • DOI

      10.1152/jn.00128.2014

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Representation of the Numerosity “zero” in the Parietal Cortex of the Monkey2015

    • 著者名/発表者名
      S. Okuyama, T. Kuki, H. Mushiake
    • 雑誌名

      Scientific Report( in press)

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] LFP theta power reflects protecting motor plans from an interruption in primate motor areas2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hosaka, Hidenori Watanabe, Toshi Nakajima, and Hajime Mushiake
    • 学会等名
      FENS forum, Berlin, German
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サル運動野のシータパワーの増加は運動計画の割り込みからの保護を反映する2018

    • 著者名/発表者名
      保坂 亮介 渡辺 秀典 中島 敏 虫明 元
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会 2018年7月26日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒスタミン神経系による脳血管運動の制御2018

    • 著者名/発表者名
      大城 朝一 虫明 元
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会 2018年7月28日
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 前頭葉内側領域によるパフォーマンスモニタリングと行動調節2017

    • 著者名/発表者名
      虫明 元 松坂 義哉
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラット脳における内因性光学信号の超低速律動は非アドレナリン非コリン性神経系によって制御を受ける2017

    • 著者名/発表者名
      大城 朝一 虫明 元
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラットバレル野2/3層ニューロン応答の時間依存性-オプトジェネティクスによるウィスカ毛嚢のランダム時空間刺激実験2017

    • 著者名/発表者名
      劉 越人 櫻木 繁雄 大城 朝一 虫明 元 八尾 寛
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習における動的行 動価値関数2017

    • 著者名/発表者名
      片倉 世雄 坂本 一寛 虫明 元
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 脳機能イメージングのための極微細蛍光内視鏡イメージングシステム2017

    • 著者名/発表者名
      小山内 実 大川 宜昭 坂本 一寛 三輪 秀樹 菊田 里美 田村 篤史 佐藤 正晃 大倉 正道 小島 太郎 幸村 裕治 中井 淳一 林 康紀 柳川 右千夫 井ノ口 馨 本間 経康 虫明 元
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Tactics-Action Transformation and Individual Roles played by Supplementary Motor Area, Pre-Supplementary Motor Area and Post Medial Prefrontal Cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Ali Haider Awan Hajime Mushiake Yoshiya Matsuzak
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] サル内側前頭前野による刺激から行動戦術、アクションへの変換2017

    • 著者名/発表者名
      松坂 義哉 アワン ムハマド・アリ・ハイダー 虫明 元
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マウスにおける海馬シータ波と走行速度の相関と時間関係2017

    • 著者名/発表者名
      片山 統裕 中澤 邑支朗 町田 祉永 中尾 光之 虫明 元
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 人の多様性を支える脳の働き2017

    • 著者名/発表者名
      虫明 元
    • 学会等名
      第27回日本医療社会福祉学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サル運動野のLFPシータパワーの増加は運動の記憶を反映する2017

    • 著者名/発表者名
      保坂 亮介,渡辺 秀典,中島 敏,虫明 元
    • 学会等名
      第94回生理学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松 浜松市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 形操作課題中のサル外側前頭前野と背側運動前野LFP間の相互作用2016

    • 著者名/発表者名
      坂本 一寛 川口 典彦 虫明 元
    • 学会等名
      39回日本神経科学会 パシフィコ横浜
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maintenance and updating of behavior in the medial frontal areas2015

    • 著者名/発表者名
      H Mushiake
    • 学会等名
      NTNU-Tohoku Univ. Brain Science
    • 発表場所
      Sendai 東北大学脳科学センター
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Representational transition from behavioral tactics into action by neurons in primate posterior medial prefrontal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Y. MATSUZAKA, A. SASAGAWA, H. MUSHIAKE
    • 学会等名
      SFN
    • 発表場所
      Chicago USA
    • 年月日
      2015-10-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two types of representations for numerosity ‘zero’ in the parietal cortex of the monkey2015

    • 著者名/発表者名
      S. OKUYAMA, H. MUSHIAKE
    • 学会等名
      SFN
    • 発表場所
      Chicago USA
    • 年月日
      2015-10-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two types of representations for numerosity ‘zero’ in the Parietal Cortex of the Monkey2015

    • 著者名/発表者名
      S. OKUYAMA1, H. MUSHIAKE
    • 学会等名
      SFN
    • 発表場所
      Chicago USA
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance monitoring and behavioral adjustment in the medial frontal areas2015

    • 著者名/発表者名
      H. MUSHIAKE
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Vision (APCV) (国際会議)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-07-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperativity between working memory and behavioral planning in the monkey prefrontal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Saito N , Yoshida S, Mushiake H
    • 学会等名
      IBRO
    • 発表場所
      Brazil Rio de Janeiro
    • 年月日
      2015-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 形操作課題中のサル前頭前野の局所場電位2014

    • 著者名/発表者名
      川口 典彦,坂本 一寛,八木 耕平,青木 正志,虫明 元
    • 学会等名
      37回日本神経科学会
    • 発表場所
      横浜 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 学ぶ脳2018

    • 著者名/発表者名
      虫明 元
    • 総ページ数
      126
    • 出版者
      岩波書店
    • ISBN
      4000296728
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院医学系研究科 生体システム生理学分野

    • URL

      http://www.neurophysiology.med.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi