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霊長類前頭前野におけるマルチシステムとしての情報処理機構

公募研究

研究領域ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明
研究課題/領域番号 22120503
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
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)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード二重課題 / 霊長類 / 前頭前野 / 背側運動前野 / 単一細胞活動 / 割り込み / 運動前野 / ヘテロシステム / 階層性 / 細胞活動 / サル
研究概要

最近,前頭前野最前部から運動前野にかけての脳領域が,複数課題の並列処理に階層的に関与していることが示唆されている。我々はその詳細を単一細胞レベルで明らかにすべく,ニホンザル2頭に両手順序動作課題と割込課題からなる二重課題を訓練し,前頭前野(PFC),加えて背側運動前野(PMd)の細胞活動を記録・解析した。課題はブロック単位で進行し,ブロック最初の2試行[主課題(視覚誘導)]では,4種の動作(右/左腕の回内/回外)のうちいずれか1つを視覚指示信号(cue)で逐一指示し,1試行あたり2つの動作を行わせた。次の2試行[主課題(割込前)]では,直前に行った2つの動作を記憶に基づき正しい順序で行わせた。次の試行[割込課題]では,主課題と独立して視覚刺激を与え,それに従って動作を行わせた。その後の1試行[主課題(割込後)]では,割込み前の主課題で行っていた2つの動作を記憶に基づいて再現することを求めた。このような一連の試行からなるブロックを,主課題・割込み課題で行う動作の組み合わせを違えながら繰り返した。
実験の結果,PFCでは課題の種類(主課題か割込課題か)に選択的な活動を示し,実際行う動作に関係しない細胞の割合が多数見出された。また,PMdでは,主課題の1番目の動作を行うのに用いる手(右か左)と,割込課題で用いる手の一致・不一致を反映した細胞が多く観察され,PMdでは主課題の1番目の動作の種類(回内か回外)と,割込課題で行う動作の種類の一致・不一致を反映した細胞が多数存在した。これらの知見は,(1)複数課題を並列処理するにあたり,前頭前野が主課題から割込課題への分岐を司ること,(2)脳領域によって主課題と割込課題の関係性が異なった側面で(本研究の場合,用いる腕・動作の種類)で表現され,主課題と割込課題の組み合わせが多数存在したときであっても,両方の課題を間違いなく遂行するのに役立っていることを示唆する。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Neuronal activity in the prefrontal cortex during performance of a dual task consisting of a main- and an interrupting-task2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyazaki, Toshi Nakajima, Keisetsu Shima, Hajime Mushiake
    • 雑誌名

      Proceedings of the 3^<rd> international conference on cognitive neurodynamics

      巻: (未定)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 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・嶋啓節・宮崎淳・虫明元
    • 雑誌名

      日本神経回路学会誌

      巻: 18 号: 3 ページ: 129-134

    • DOI

      10.3902/jnns.18.129

    • NAID

      10029734035

    • ISSN
      1340-766X, 1883-0455
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Deciphering elapsed time and predicting action timing from neuronal population signals2011

    • 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

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of LFP oscillations at a novel movement in the primate medial motor cortex2011

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, Hajime Mushiake
    • 雑誌名

      TECHNICAL REPORT OF IEICE (The institute of electronics, information and communication engineers)

      巻: 111 ページ: 23-38

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Deficits in Action Selection Based on Numerical Informationafter Inactivation of the Posterior Parietal Cortex in Monkeys.2010

    • 著者名/発表者名
      Sawamura, H., Shima, K., Tanji, J.
    • 雑誌名

      J.Neuropysiology

      巻: 104 ページ: 902-910

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The effect of interrupting a memory-guided sequential motor task on neuronal activity in the dorsal premotor area2011

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyazaki, Toshi Nakajima, Keisetsu Shima, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal activity in the prefrontal cortex during performance of a dual task consisting of a main- and an interrupting-task2011

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyazaki, Toshi Nakajima, Keisetsu Shima, Hajime Mushiake
    • 学会等名
      The 3^<rd> international conference on cognitive neurodynamics
    • 発表場所
      北海道・ニセコ
    • 年月日
      2011-07-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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