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2021 年度 実績報告書

知覚や行動に伴う心的時間の脳内機構とその操作

計画研究

研究領域時間生成学―時を生み出すこころの仕組み
研究課題/領域番号 18H05523
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 真樹  北海道大学, 医学研究院, 教授 (90301887)

研究分担者 村上 郁也  東京大学, 大学院人文社会系研究科(文学部), 教授 (60396166)
寺尾 安生  杏林大学, 医学部, 教授 (20343139)
天野 薫  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (70509976)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
キーワード計時 / リズム知覚 / 大脳小脳ループ / 大脳基底核ループ / 脳波律動 / 病態生理 / 機能介入 / 霊長類
研究実績の概要

本計画研究では、時間情報の脳内機構を多面的に調べている。今年度は、これまでの研究を継続しつつ、新たな実験課題に着手した。
研究代表者の田中(神経生理学)らは、サル用の大型ケージを整備して研究の効率化を図るとともに、新たに大脳皮質をターゲットとした実験を開始した。また、リズム知覚に関連した線条体・小脳核の神経活動や眼球運動を用いた時間学習について論文を発表した。
研究分担者の村上(実験心理学)らは、秒未満の時間知覚について、オンセット時刻、持続時間、明滅テンポの知覚の観点から心理物理実験を行い、これらの心理量と他の認知機能との関係を調べた。特に、高精度で知覚時刻を実測する方法を開発し、錯視を用いて注意の移動に伴う時間知覚の変容を定量化した。その結果、復帰抑制によって標的への反応が遅れる効果が、標的のオンセットの知覚の遅れによって説明できることがわかった。
寺尾(病態生理学)らは、パーキンソニズムを呈する神経疾患患者で時間生成・再生課題・二分課題を行い、秒単位の記憶を伴う課題の成績が症状の進行とともに低下することを見出した。また、健常者で時間幅を実際と違う時間長として学習する誤学習課題を行い、学習保持の時間経過を調べた。学習前に4連発パターン磁気刺激で右一次運動野、前頭前野、側頭頭頂接合部を刺激すると前頭前野の刺激時のみ誤学習保持の時間が延長することを発見した。
天野(先端脳計測)らは、時間的に近接して呈示される二つのターゲット刺激(例えば数字)を検出する課題において、二つ目のターゲットを見落としやすくなる注意の瞬きと呼ばれる現象を用いて、視知覚のリズムについて検討した。その結果、二つ目のターゲット刺激の検出成績が、ターゲット刺激間の時間差に応じて周期的に変動し、その変動周波数は課題に関係のない妨害刺激(例えば文字)の有無によって変化することを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

4つの研究室で動物を用いた神経生理学研究、健常者を対象にした心理物理実験、神経疾患における検討と磁気刺激を用いた機能介入、脳磁図やfMRIなどの脳機能計測と経頭蓋電流刺激を用いた視知覚の操作などを並行して進めるとともに、年2回の班会議やメールなどを利用して頻繁に情報交換を行い、互いの研究を補完し合っている。
研究代表者のサルを用いた研究については、これまで小脳核と線条体で進めてきた神経活動記録の成果の一部と、眼球運動を用いた時空間学習の行動実験について論文をまとめた。引き続き同部位における神経情報の詳細を調べるとともに、次の課題に向けた準備を着実に進めている。
研究分担者の村上は、知覚時間長や同期の特性に関して、注意との関連で初年度に新現象を発見したのに引き続き、今年度は新たに注意の焦点の移動に伴う時間知覚の変容の心理物理学的証拠を得た。さらに、視聴覚の律動的刺激の受容の時間遅れ特性に関して方位や形状など複数の知覚属性について計測し、いずれも査読有国際論文に刊行した。
同じく研究分担者の寺尾は、健常者と様々な神経疾患患者で時間情報処理課題を用いて時間認知・生成に関わる神経機構の機能異常を調べ、疾患群ごとの特徴を明らかにした。健常者に時間幅を実際と違う時間長として学習する誤学習課題を行わせ、これに対する連続磁気刺激の影響を調べた。研究成果を査読有国際論文に投稿中である。
天野の研究室では、時間的に近接した二つのターゲットを検出する注意の瞬き課題を用いた心理物理実験を行なった。その結果,ターゲット間の時間差に応じた二つ目のターゲットの検出成績が周期的に変動し、その周波数は課題と無関係な刺激を抑制する必要性の有無によって変化することを発見した。この知見は、日本基礎心理学会で優秀発表賞を受賞するなどの評価を受けており、研究は順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

公募班も交えた班会議などを利用して情報を共有しつつ、各研究室で互いに関連した研究を並行して進めることを予定している。田中らは、サルを用いた研究を継続し、リズムに関連した皮質下ニューロンの感覚運動成分を分離することで、小脳・基底核の情報処理の違いを明らかにすることを目指す。また、これらの皮質下信号が大脳皮質や視床でどのように処理されるか調べるとともに、時間知覚と密接に関連した注意や作業記憶に関した行動課題の開発を進める。村上らは、時間ずれやリズム知覚の報告での、反応時間の遅延に及ぼす知覚過程、意思決定、運動実行の関与を調べるため、今後は、すでに導入した筋電位および脳波計測との相関解析を進める。また、高速画像呈示システムを用いて高速眼球運動と連動させた動的画像を呈示し、視覚の時間的揺らぎ補正に関する実証データを得る予定である。寺尾らは、前年に続き深部電極治療中のパーキンソン病患者でスイッチをon、offにしたときの時間認知・生成課題の遂行能力の変化を調べ、大脳基底核の時間認知・生成への関与を検討する。秒・ミリセカンド単位の主観的時間経過の知覚に関わる神経機構を調べるため様々な皮質領域で連続磁気刺激を行い知覚の変化を見る実験を行う。天野らは、注意の瞬き課題を用いた心理物理実験によって明らかになった、二つのリズムの神経基盤を明らかにするため、脳磁計(MEG)を用いて課題遂行中の脳活動を計測する。特にアルファ律動やシータ律動の位相と課題成績との関連に着目して分析を行い、脳のどの領域の律動あるいは領域間の律動を用いた情報伝達が重要であるかを明らかにする予定である。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Effects of GABAergic and Glutamatergic Inputs on Temporal Prediction Signals in the Primate Cerebellar Nucleus2022

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Akiko、Tanaka Masaki
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 482 ページ: 161~171

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2021.11.047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inducing Cortical Plasticity to Manipulate and Consolidate Subjective Time Interval Production2022

    • 著者名/発表者名
      Honma Motoyasu、Saito Shoko、Atsumi Takeshi、Tokushige Shin-ichi、Inomata-Terada Satomi、Chiba Atsuro、Terao Yasuo
    • 雑誌名

      Neuromodulation: Technology at the Neural Interface

      巻: 25 ページ: 511~519

    • DOI

      10.1111/ner.13413

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 特集 意識 Ⅰ.ヒトを対象とした実験的アプローチ 視覚情報処理のクロックとしてのアルファ波2022

    • 著者名/発表者名
      天野 薫
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 73 ページ: 18~22

    • DOI

      10.11477/mf.2425201458

  • [雑誌論文] Quadripulse stimulation: A replication study with a newly developed stimulator2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Ikko、Ugawa Yoshikazu、Hayashi Masamichi J.、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Brain Stimulation

      巻: 15 ページ: 579~581

    • DOI

      10.1016/j.brs.2022.03.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural Properties of Human Brain Revealed by Fractional Anisotropy Can Predict the After-Effect of Intermittent Theta Burst Stimulation2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Ikko、Oishi Hiroki、Hayashi Masamichi J、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 3 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/texcom/tgab065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal Prediction Signals for Periodic Sensory Events in the Primate Central Thalamus2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Kei、Tanaka Masaki
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 41 ページ: 1917~1927

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2151-20.2021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Optogenetic Suppression of Cortical Input on Primate Thalamic Neuronal Activity during Goal-Directed Behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Tomoki W.、Inoue Ken-Ichi、Takada Masahiko、Tanaka Masaki
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 8 ページ: 0511~20.2021

    • DOI

      10.1523/ENEURO.0511-20.2021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ketamine-Induced Alteration of Working Memory Utility during Oculomotor Foraging Task in Monkeys2021

    • 著者名/発表者名
      Sawagashira Ryo、Tanaka Masaki
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 8 ページ: 0403~20.2021

    • DOI

      10.1523/ENEURO.0403-20.2021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spontaneous grouping of saccade timing in the presence of task-irrelevant objects2021

    • 著者名/発表者名
      Takeya Ryuji、Nakamura Shuntaro、Tanaka Masaki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0248530

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0248530

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Common-onset masking terminates the temporal evolution of orientation repulsion2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomoya、Murakami Ikuya
    • 雑誌名

      Journal of Vision

      巻: 21 ページ: 5~5

    • DOI

      10.1167/jov.21.8.5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Cerebellar Function in Multiple System Atrophy with Transcranial Magnetic Stimulation2021

    • 著者名/発表者名
      Shirota Yuichiro、Hanajima Ritsuko、Shimizu Takahiro、Terao Yasuo、Tsuji Shoji、Ugawa Yoshikazu
    • 雑誌名

      The Cerebellum

      巻: 21 ページ: 219~224

    • DOI

      10.1007/s12311-021-01293-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On-Reading (Chinese-Style Pronunciation) Predominance Over Kun-Reading (Native Japanese Pronunciation) in Japanese Semantic Dementia2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yasuhisa、Uchiyama Yumiko、Takeda Akitoshi、Terao Yasuo
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 15 ページ: 700181

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.700181

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The DecNef collection, fMRI data from closed-loop decoded neurofeedback experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Cortese, A., Tanaka, C,S., Amano, K., Koizumi, A., Lau, H., Sasaki, Y., Shibata, K., Taschereau-Dumouche, V., Watanabe, T., Kawato, M.
    • 雑誌名

      Scientific Data

      巻: 8, Article number: 65 ページ: -

    • DOI

      10.6084/m9.figshare.13578008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] V1 Projection Zone Signals in Human Macular Degeneration Depend on Task Despite Absence of Visual Stimulus2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Yoichiro、Takemura Hiromasa、Terao Masahiko、Miyazaki Atsushi、Ogawa Shumpei、Horiguchi Hiroshi、Nakadomari Satoshi、Matsumoto Kenji、Nakano Tadashi、Wandell Brian A.、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 31 ページ: 406~412.e3

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.10.034

    • 査読あり
  • [学会発表] Double-drift illusionによる主観的な運動軌道への方位順応2022

    • 著者名/発表者名
      田中真衣・中山遼平・村上郁也
    • 学会等名
      日本視覚学会
  • [学会発表] 位置特異的な処理促進による傾き対比の減少―内的表象と意識内容の関係2022

    • 著者名/発表者名
      中村友哉・村上郁也
    • 学会等名
      日本視覚学会
  • [学会発表] 運動残効により動いて知覚される静止刺激における時間伸長2022

    • 著者名/発表者名
      Lavrenteva, S.・中間卓巳・村上郁也
    • 学会等名
      日本視覚学会
  • [学会発表] 運動タイミングの制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      田中真樹
    • 学会等名
      山梨大学脳科学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 小脳と大脳基底核におけるリズム処理の階層性2021

    • 著者名/発表者名
      田中真樹
    • 学会等名
      令和3年度 京大霊長研共同利用研究会
  • [学会発表] 小脳と線条体における時間予測活動の感覚運動成分の分離2021

    • 著者名/発表者名
      亀田将史、田中真樹
    • 学会等名
      日本生理学会北海道地方会
  • [学会発表] Temporal characteristics of the Craik-O’Brien-Cornsweet effect as revealed by high-speed motion correspondence2021

    • 著者名/発表者名
      Yokosuka, S., Nakada, H. & Murakami, I.
    • 学会等名
      Vision Sciences Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Ensemble coding of temporally distributed elements eliminates irrelevant stimuli of salient size2021

    • 著者名/発表者名
      Saito, M., Nakada, H. & Murakami, I.
    • 学会等名
      Vision Sciences Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Microgenesis of orientation appearance during common-onset masking2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T. & Murakami, I.
    • 学会等名
      Vision Sciences Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Duration compression in unrecognizable objects due to crowding as seen in general shape recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Lavrenteva, S. & Murakami, I.
    • 学会等名
      Vision Sciences Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 傾き対比現象の微小時間発展 ―誘導刺激への意識的アクセス可能性との関係2021

    • 著者名/発表者名
      中村友哉・村上郁也
    • 学会等名
      日本基礎心理学会
  • [学会発表] D2図形を用いた傾き対比の微小時間発展の追跡2021

    • 著者名/発表者名
      中村友哉・村上郁也
    • 学会等名
      日本視覚学会
  • [学会発表] パーキンソニズム患者では表情は乏しいか?2021

    • 著者名/発表者名
      寺尾 安生, 浅原 有揮, 宮崎 泰,徳重 真一, 寺田 さとみ, 内堀 あゆみ, 市川 弥生子, 千葉 厚郎,宇川 義一, 須田 真千子, 向井 泰司, 宮川 晋治, 鈴木 正彦
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
  • [学会発表] Eye-hand coupling in reaching tasks is impaired in spinocerebellar ataxia2021

    • 著者名/発表者名
      寺田 さとみ, 徳重 真一, 市川 弥栄子, 宮崎 泰, 内堀 歩, 富樫 尚彦, 長谷川 一子, 高橋 祐二, 松田 俊一, 濱田 雅, 千葉 厚郎, 宇川 義一, 辻 省次, 寺尾 安生
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
  • [学会発表] 脳深部刺激療法がsaccadeの加減速時間に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      徳重 真一, 松田 俊一, 大山 彦光, 下 泰司, 梅村 淳, 濱田 雅, 宇川 義一, 辻 省次1,8,9, 服部 信孝, 寺尾 安生
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
  • [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る2021

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 学会等名
      応用脳科学コンソーシアム 応用脳科学アカデミー
  • [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による脳の微細構造の変化と運動誘発電位の変化の関連性2021

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
    • 学会等名
      第51回日本臨床神経生理学会
  • [学会発表] 感覚引き込み刺激の周波数は妨害刺激の有無によって変化する2021

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
    • 学会等名
      日本基礎心理学会第40回大会(オンライン開催)
  • [学会発表] 10 Hz聴覚引き込み刺激が注意の瞬きに与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
    • 学会等名
      日本心理学会第85回大会
  • [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による運動誘発電位の変化と白質の微細構造との関連性2021

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
    • 学会等名
      第23回ヒト脳機能マッピング学会
  • [学会発表] 経頭蓋交流電気刺激中の安定的なMEG計測系の開2021

    • 著者名/発表者名
      澁澤柊花, 大塚明香, 天野薫
    • 学会等名
      第35回日本生体磁気学会
  • [学会発表] The microstructural changes in human brain induced by intermittent theta burst stimulation2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura I., Oishi H., Hayashi J. M., Kaoru A.
    • 学会等名
      Brain Box Initiative Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Format-dependent representations of time intervals2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, M.J., Amano, K.
    • 学会等名
      43rd European Conference on Visual Perception
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative structural mapping of the lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brain2021

    • 著者名/発表者名
      Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
    • 学会等名
      Organization for Human Brain Mapping
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting the response to intermittent theta burst stimulation (iTBS) from the microstructural properties of the white matter2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura, I., Oishi, H., Hayashi, M.J., Amano, K.
    • 学会等名
      Cognitive Neuroscience Society 2021 Virtual Meeting
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学医学研究院神経生理学教室HP

    • URL

      http://niseiri.med.hokudai.ac.jp/

  • [備考] 杏林大学病態生理学教室HP

    • URL

      https://www.kyorin-u.ac.jp/univ/user/medicine/mphysiol/index.html

  • [備考]

    • URL

      https://www.brh.co.jp/publication/journal/111/research01

  • [備考] 東京大学大学院人文社会系研究科心理学研究室HP

    • URL

      http://www.l.u-tokyo.ac.jp/~ikuya

  • [備考] 東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻

    • URL

      HPhttps://www.brain.ipc.i.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2023-12-25  

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