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タイミング予測と意思決定に関わる皮質下信号の解析

公募研究

研究領域予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用
研究課題/領域番号 24120503
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)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2013年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2012年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
キーワード時間情報処理 / 予測 / 意思決定 / 小脳 / 基底核
研究概要

外界の出来事を予測し、適切なタイミングで意思決定を行うためには、時間の情報が不可欠である。本研究では、主にサルを用いて時間情報処理に関わる脳内機構を2種類の行動課題で調べた。
第一の研究では、一定の時間間隔で現れる視聴覚刺激の不意の欠落を検出させる(欠落オドボール課題)。これには試行ごとに異なる刺激間隔を学習し、次に現れる刺激のタイミングを予測し、欠落に対して予測誤差の信号を生成する必要がある。これまでに、小脳歯状核に刺激提示の時間間隔をコードするニューロン群を見いだしており、H25年度はこれをJ Neurosci誌に発表した。さらに本研究では運動性視床の神経活動を解析し、一定の成果をあげることができた。視床ニューロンの一部が繰り返し刺激に対する応答を興奮性から抑制性にスイッチすることを発見し、反応性から予測性の情報変換がこのレベルで行われていると考えられた。これらの成果は学会で報告するとともに、論文作成に向けて研究を継続している。
また、第二の課題では、手がかり刺激の提示後、一定の時間経過の後に自発的に眼球運動を行わせた。この課題の際に、漸増する準備活動を基底核(線条体)および小脳核(歯状核)で探索し、両部位の神経活動を比較検討した。前者は再現時間によって活動の上昇率が変化し、目標とするタイミングまでの相対的な時間経過をコードしているのに対し、後者では再現時間に関わらず、運動に一定時間先行して活動を上昇させ、運動タイミングの微調整に関与していることが示唆された。これらの研究成果も共同研究者の助教および学生が複数の学会で報告している。
申請者はこれらの成果をさらに大きく発展させるため、H25年度に新たに発足した新学術領域「こころの時間学」に計画班員として参加することとなった。重複制限のため、本公募課題はやむなく廃止することとしたが、研究は発展的に継続する。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [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: -

    • NAID

      120005434489

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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: -

    • NAID

      120005617268

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [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2013

    • 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)
    • 年月日
      2013-03-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タイミング予測の神経機構2013

    • 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)
    • 年月日
      2013-03-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiple components of prefrontal signals for covert tracking of moving object2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-11-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Saccade target selection determines direction of cerebellar adaptation2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 即時的な行動選択に関わる淡蒼球の神経活動2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タイミング予測の神経機構2012

    • 著者名/発表者名
      田中真樹
    • 学会等名
      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神経研究所(東京都)
    • 年月日
      2012-08-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-07-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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2012

    • 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(岡崎市)
    • 年月日
      2012-06-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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2012

    • 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(岡崎市)
    • 年月日
      2012-06-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal representation of temporal information in the basal ganglia and the cerebellum. (基底核および小脳における時間情報の神経表現)

    • 著者名/発表者名
      Kunimatsu J, Ohmae S, Tanaka M
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 第39章「視線の制御」(邦訳)カンデル神経科学(Principles of Neural Science, 5th ed)2013

    • 著者名/発表者名
      田中真樹、松嶋藻乃
    • 出版者
      株式会社 メディカル・サイエンス・インターナショナル
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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