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行動指令の動的生成機構としての前頭葉興奮性・抑制性神経細胞の機能分化と相互作用

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 22120504
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

坂本 一寛  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80261569)

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
10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2010年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード前頭前野 / 背側運動前野 / 迷路課題 / 発火ゆらぎ / 分岐 / 並列な運動準備 / 履歴 / 予測誤差 / 行動指令生成 / 相転移 / 形状認識 / 遮蔽補完 / 仮設生成 / 発火揺らぎ / 興奮・抑制
研究概要

平成23年度は、主に以下の二点につき研究を推進した。
まず、迷路ゲーム遂行中のサル前頭前野・背側運動前野の活動を解析した。前頭前野の神経活動については、前年度につづき、迷路のゴール表現の遷移前に見られる発火ゆらぎの解析を並行して解析した。その結果、サドル・ノード分岐、熊手型分岐、ホップ分岐のいずれでも発火ゆらぎは見られることが明らかとなった。また、そのようなゴール表現の自発的な変化を神経回路のアトラクタ再構成によってモデル化した。一方、背側運動前野の神経活動は、行う可能性のある行動を並列多重に表現していることが昨年度の結果より明らかとなったが、それらは、カーソルの方向やカーソルの経路など認知的なものであり、腕の動きなど運動に直接関わるものは少ないことが明らかとなった。
一方、眼球運動探索課題遂行中の補足眼野の神経活動を解析した。眼球運動探索課題では、眼前の4つのターゲットのうち、1つを固視すると報酬が得られる。また、ある試行ブロック内では、隣り合う2つのターゲットが交互に報酬ターゲットとなる。補足眼野の神経活動は、眼球運動の方向などは符合化していないが、むしろ、眼球運動の結果に対する予想やその結果との差異を符合化しているものが多い。他の領野と異なり、報酬期待との差を符号化しているだけではなく、失敗予想との差も符号化している細胞が相当数存在することが補足眼野の特徴である。

報告書

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

    (17件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Representational Switching by Dynamical Reorganization of Attractor Structure in a Network Model of the Prefrontal Cortex2012

    • 著者名/発表者名
      Katori Y, Sakamoto K, Saito N, Tanji J, Mushiake H, Aihara K
    • 雑誌名

      PLoS Comput.Biol.

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic information processing in the frontal association areas of monkeys during hypothesis testing behavior2012

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

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III)

      巻: (In press)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neuronal synchrony during the planning and execution period in the prefrontal cortex2012

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Yamamoto K, Saito N, Aihara K, Tanji J, Mushiake H
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III)

      巻: (In press)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical neuronal representation in the prefrontal cortex2012

    • 著者名/発表者名
      Mushiake H, Shima K, Sakamoto K, Katori Y, Aihara K
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III)

      巻: (In press)(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳信号計測法新時代への黎明2011

    • 著者名/発表者名
      坂本一寛
    • 雑誌名

      電気学会誌

      巻: 131 ページ: 822-826

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] A computational model that enables global amodal completion based on V4 neurons2010

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K., et al
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 6443 ページ: 9-16

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition of information representation in a multi-stable attractor model of the prefrontal cortex2010

    • 著者名/発表者名
      Katori Y, Sakamoto K, et al
    • 雑誌名

      Neurosci.Res.

      巻: 68 sppl

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A neurocomputational model for amodal completion in ambiguous figures2010

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, et al
    • 雑誌名

      Neurosci.Res.

      巻: 68 sppl

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Changes in firing variability depend on network resilience. The 21th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society2011

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Katori Y, Aihara K, Mushiake H
    • 学会等名
      第21回日本神経回路学会全国大会
    • 発表場所
      沖縄県・恩納村
    • 年月日
      2011-12-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal activity in the dorsal premotor cortex during a path-planning task2011

    • 著者名/発表者名
      Toyoshima M, Shibata Y, Sakamoto K, Saito N, Tanji J, Mushiake H
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2011-09-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A background correction method for Raman spectra of mixed neurotransmitters : Toward a new label-free imaging technology of brain activity2011

    • 著者名/発表者名
      Saijo N, Shikata J, Ishizuka T, Uezawa Y, Suemitsu M, Mushiake H, Sakamoto K
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2011-09-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Firing variability as a sign for a dynamical state transition in the prefrontal cortex2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Sakamoto
    • 学会等名
      FIRST合原最先端数理モデルプロジェクト・セミナー
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2011-08-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] The modulation of firing variability can be a measure for dynamical sttes in neuronal network2011

    • 著者名/発表者名
      坂本一寛, 他、5名
    • 学会等名
      第1回学際的神経科学東北国際会議
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2011-01-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 脳活動計測法の現在と未来~全ての人の健康で文化的な生活を科学技術で実現するために~2011

    • 著者名/発表者名
      坂本一寛
    • 学会等名
      日本大学工学部特別講義
    • 発表場所
      福島県・郡山市
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A computational model that enables global amodal completion based V4 neurons2010

    • 著者名/発表者名
      坂本一寛, 他、2名
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing
    • 発表場所
      シドニー(オーストラリア)
    • 年月日
      2010-11-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 脳における多義的なアモーダル補完の計算モデル2010

    • 著者名/発表者名
      坂本一寛, 他、5名
    • 学会等名
      Neuro2010
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 前頭前野の多安定アトラクターモデルにおける情報表現の遷移2010

    • 著者名/発表者名
      香取勇一、坂本一寛, 他、2名
    • 学会等名
      Neuro2010
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 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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