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柔軟な行動選択を可能にする神経機構の解明

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 24120504
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

筒井 健一郎  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (90396466)

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
12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2012年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード行動選択 / 遅延反応課題 / 神経科学
研究概要

ラットに、状況によって手がかり刺激に対して異なる反応を要求する、遅延順/逆反応課題を訓練した。通常の遅延反応課題では、手がかり刺激の位置を記憶しておき、遅延期間の終了後に、同方向に反応することが要求されるが、本研究で用いた課題では、ブロックごとに、手がかりと同じ方向のスパウトを舐める「順反応」か、手がかりと逆の方向のスパウトを舐める「逆反応」のいずれかを要求した。この課題では、文脈によって同じ手がかりに対して異なる反応をする必要があったが、数週間の訓練を行うと、ラットはこの課題を一定の正反応率で遂行することを学習した。
課題を遂行中に、単一ニューロン活動を記録したところ、ラットの頭頂連合野には、手がかり刺激の位置をコードするニューロンと、運動の方向をコードするニューロンの2種類が分布していることが明らかになった。前者は頭頂連合野の後方部に、後者は前方部に、多く分布する傾向があった。運動の方向に選択的に反応するニューロンのほとんどは、記録半球と同側の方向のスパウトを舐める運動に選択的であった。舌の突出方向の偏位には、それと反対側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある(たとえば、舌を右前方に突き出すには、左側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある)ことから、これらのニューロン活動は、対側のオトガイ舌筋への運動指令に関係があると考えられた。
現在、感覚性および運動性の情報をコードするニューロンのそれぞれを、蛍光タンパク質をコードしたプラスミドを注入して標識し、組織切片上で、それらを結ぶ局所神経回路の解析を行う実験をすすめており、今後は、同じ刺激に対し、文脈によって異なる運動を選択する、「柔軟な行動選択」を可能とする神経機構を、局所神経回路レベルで明らかにすることを目指していく。

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

    (24件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Long-lasting single-neuron labeling by in vivo electrop oration without microscopic guidance2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Oyama, Shinya Ohara, Sho Satoa, Fuyuki Karube, Fumino Fujiyama, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience Methods

      巻: 218 号: 2 ページ: 139-147

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2013.06.004

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organization of multisynaptic inputs to the dorsal and ventral dentate gyrus: retrograde trans-synaptic tracing with rabies virus vector in the rat.2013

    • 著者名/発表者名
      Ohara S, Sato S, Tsutsui KI, Witter MP, Iijima T.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 号: 11 ページ: e78928-e78928

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0078928

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rabies virus vector transgene expression level and cytotoxicity improvement induced by deletion of glycoprotein gene.2013

    • 著者名/発表者名
      Ohara S, Sato S, Oyama K, Tsutsui KI, Iijima T.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 号: 11 ページ: e80245-e80245

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0080245

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inactivating anterior insular cortex reduces risk taking.2012

    • 著者名/発表者名
      Ishii H, Ohara S, Tobler PN, Tsutsui KI, Iijima T.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 32 号: 45 ページ: 16031-16039

    • DOI

      10.1523/jneurosci.2278-12.2012

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attentionl capture without awareness in comlex Vi2012

    • 著者名/発表者名
      Seya Y, Tsutsui KI, Watanabe K, Kimura K
    • 雑誌名

      Perception

      巻: 41 ページ: 517-531

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The effect of inactivation of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in spatial delayed response task by transcranial magnetic stimulation (TMS) in monkeys2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Mochizuki, Yoshito Ono, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • 発表場所
      米国 New Orleans
    • 年月日
      2012-10-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Monkeys can form and utilize functional category: Performance in repeated concurrent stimulus-reward reversal2012

    • 著者名/発表者名
      Yuta Matsui, Munekazu Yamada, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • 発表場所
      米国 New Orleans
    • 年月日
      2012-10-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] The role of dopamine in anterior insular and orbitofrontal cortex in risky decision making2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ishii, Shinya Ohara, Philippe N Tobler, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • 発表場所
      米国 New Orleans
    • 年月日
      2012-10-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] An advanced in vivo juxtacellular staining method by electroporation of plasmid2012

    • 著者名/発表者名
      Kei Oyama, Shinya Ohara, Sho Sato, Yurie Hayashi, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2012
    • 発表場所
      米国 New Orleans
    • 年月日
      2012-10-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] モルモット前梨状皮質においてニオイ濃度依存的に2種のニオイ物質を弁別するニューロンに関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      清水 章、Jiani Wang、大原 慎也、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 6. 狂犬病ウイルスとCa2+プローブを用いた投射先特異的な海馬神経細胞の活動の光計測2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 翔、大原 慎也、加藤 智也、菩提寺 誉子、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ラット線条体における報酬・罰の結果を表現するニューロンの分離2012

    • 著者名/発表者名
      林 友里恵、小山 佳、舘山 幸菜、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] リスクを伴う意思決定においてドーパミン入力が島皮質前部の機能に及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      石井 宏憲、大原 慎也、Philippe N Tobler、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] カテゴリー逆転課題時のサルの行動2012

    • 著者名/発表者名
      松井 優太、山田 宗和、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 経頭蓋磁気刺激(TMS)法を用いた機能阻害による前頭連合野機能の研究2012

    • 著者名/発表者名
      望月 厚志、大野 慶人、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 傍細胞染色法を応用したガラス管電極を通じて蛍光蛋白質をコードしたプラスミドDNAを電気穿孔法を用いて注入することによるin vivo単一神経細胞染色法2012

    • 著者名/発表者名
      小山 佳、大原 慎也、佐藤 翔、舘山 幸菜、磯村 宜和、虫明 元、飯島 敏夫、筒井 健一郎
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 狂犬病ウイルスベクターとカルシウムセンサーを用いた異なる神経細胞群からの同時光計測法の開発

    • 著者名/発表者名
      佐藤 翔、大原 慎也、加藤 智也、菩提寺 誉子、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リスクを伴う意思決定における島皮質前部の神経表現

    • 著者名/発表者名
      石井 宏憲、高橋 勝平、大原 慎也、Philippe N. Tobler、筒井 健一郎、飯島 敏夫
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] The effect of inactivation of dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in categorical and non-categorical reversal by transcranial magnetic stimulation (TMS) in monkeys

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hosokawa, Yuta Matsui, Munekazu Yamada, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of injection protocol for In vivo blind single-neuron electroporation for labeling

    • 著者名/発表者名
      Kei Oyama, Tateyama Yukina, Shinya Ohara, Sho Sato, Fuyuki Karube, Fumino Fujiyama, Yoshikazu Isomura, Hajime Mushiake, Toshio Iijima, Ken-Ichiro Tsutsui.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Neural signals in anterior insular cortex related to risky choice and its outcomes

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ishii, Shohei Takahashi, Yuta Kaizu, Shinya Ohara, Philippe N. Tobler, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of new rabies virus variants for simultaneous optical imaging of activity from different neural populations

    • 著者名/発表者名
      Sho Sato, Shinya Ohara, Ken-Ichiro Tsutsui, Toshio Iijima.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 経頭蓋磁気刺激(TMS)法で拓く脳の研究と治療の最前線

    • 著者名/発表者名
      筒井健一郎
    • 学会等名
      第78回日本心身医学学会東北地方会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigating the functional specialization within the monkey neocortex using TMS

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichiro TSUTSUI
    • 学会等名
      Magstim Neuroscience Conference
    • 発表場所
      Oxford, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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