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2022 年度 実績報告書

質感から価値への脳内変換機構の解明

計画研究

研究領域実世界の奥深い質感情報の分析と生成
研究課題/領域番号 20H05955
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

南本 敬史  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 上席研究員 (50506813)

研究分担者 小松 英彦  玉川大学, 脳科学研究所, 研究員 (00153669)
網田 英敏  京都大学, 霊長類研究所, 特定助教 (80845321)
研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワード質感 / 価値 / 好み / サル / 神経活動操作技術
研究実績の概要

(1)価値システムと高次感覚野との相互作用による質感-価値変換の並列処理機構の解明について、マカクザルを対象として生物学的価値システムの一つである前頭眼窩野と吻内側尾状核の経路を化学遺伝学的に抑制することで意欲制御の障害を特定し、この経路が内的欲求の変化に伴う価値判断に必須であることを明らかにした。さらに、領域内のCV、VR分野の研究者と連携して、サルを対象とした双方向性没入型視覚提示システム(サルVRシステム)の開発をすすめ、報酬に依存しない脳内価値情報と質感との関連について探索できる可能性を見出した。またサルの下側頭皮質と第一次視覚野からニューロン活動を記録し、透明感を含む質感の表現および物体形成過程との関係を解析した。また大規模言語モデルAIとヒト間で色表現の類似性を調べ、心理実験への応用可能性を探った。(2)価値システム間をつなぐ神経ネットワークとモノアミン系の作動による価値統合・変調処理の解明については、セロトニン神経特異的に正中縫線核、背側縫線核のそれぞれに抑制性DREADDを導入した4頭のサルに視覚刺激に基づく価値判断課題を実施し、2つの起始核からのセロトニン神経伝達を抑制操作することで全く異なる行動変容が生まれることが明らかとなった。ファイバーフォトメトリー法を用いた蛍光ドーパミンイメージングにより2頭のサルからドーパミン放出動態を計測した。ドーパミン入力を受ける線条体部位によってドーパミンの応答は異なっており、その応答の違いは線条体部位の機能差を反映している可能性を見出した。

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

新規開発技術が期待どおりに作動しており、研究が進展している。特に領域内のCV、VR分野の研究者と連携して取り組んだサルVRシステム開発が進展することで、質感と「報酬」という枠にとらわれない価値との脳内変換機構について調べる方策の目処がたった。

今後の研究の推進方策

開発したサルVRシステムの精度を高め、環境との相互作用において「価値がどのように脳内に表現されるか?」という観点から行動や表情などからの推定と、脳内情報解読・操作を組み合わせてアプローチする。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] NIMH/NIH(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NIMH/NIH
  • [雑誌論文] Chemogenetic attenuation of cortical seizures in nonhuman primates2023

    • 著者名/発表者名
      Miyakawa Naohisa、Nagai Yuji、Hori Yukiko、Mimura Koki、Orihara Asumi、Oyama Kei、Matsuo Takeshi、Inoue Ken-ichi、Suzuki Takafumi、Hirabayashi Toshiyuki、Suhara Tetsuya、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Kawasaki Keisuke、Minamimoto Takafumi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 971

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36642-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemogenetic Disconnection between the Orbitofrontal Cortex and the Rostromedial Caudate Nucleus Disrupts Motivational Control of Goal-Directed Action2022

    • 著者名/発表者名
      Oyama Kei、Hori Yukiko、Mimura Koki、Nagai Yuji、Eldridge Mark A. G.、Saunders Richard C.、Miyakawa Naohisa、Hirabayashi Toshiyuki、Hori Yuki、Inoue Ken-ichi、Suhara Tetsuya、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Richmond Barry J.、Minamimoto Takafumi
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 42 ページ: 6267~6275

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0229-22.2022

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of the ease of association of color names: Comparison between humans and AI2022

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Hidehiko、Maeno Ami、Watanabe Eiji
    • 雑誌名

      i-Perception

      巻: 13

    • DOI

      10.1177/20416695221131832

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ドーパミン蛍光イメージング技術の霊長類脳への適用2023

    • 著者名/発表者名
      Amita H.
    • 学会等名
      第4回サル脳新技術研究会
  • [学会発表] メタコントラスト・マスキングにおける第一次視覚野ニューロン集団の動的特性2023

    • 著者名/発表者名
      正岡明浩、斉藤治美、小松英彦
    • 学会等名
      第4回サル脳新技術研究会
  • [学会発表] Visualizing and manipulating primate brain circuits and functions2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging-guided chemogenetics reveals dissociable roles of primate prefronto-subcortical pathways for cognitive functions2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      Viral Manipulation on Monkeys Conference, Paris
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways for cognitive functions2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      CNS-JNS symposium, Chinese Neuroscience Society 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging-guided chemogenetics for nonhuman primates2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      Genetic technologies for systems neuroscience in non-human primates, NIMH, Bethesda
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging guided chemogenetics: Visualization and manipulation of non-human primate brain circuits and functions2022

    • 著者名/発表者名
      Minamimoto T.
    • 学会等名
      Multi-disciplinary approach to understand neuronal network architecture to control motor actions, NIPS
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiple functional dopamine-basal ganglia circuits in primates2022

    • 著者名/発表者名
      Amita H.
    • 学会等名
      Japan and Norway United in Brain, Educations and Therapeutics Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct patterns of dopamine responses to reward association in primate caudate nucleus and putamen as revealed by dLight signals2022

    • 著者名/発表者名
      Gaoge Y., Amita H., Nonomura S., Inoue K., Takada M.
    • 学会等名
      Neuroscience 2022 (Society for Neuroscience)
    • 国際学会
  • [図書] 視能訓練学 第2版2023

    • 著者名/発表者名
      小松英彦 (共著)
    • 総ページ数
      452
    • 出版者
      医学書院
  • [備考] 量子科学技術研究開発機構 システム神経回路研究グループ

    • URL

      https://www.nirs.qst.go.jp/seika/brain/team/system_09.html

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公開日: 2023-12-25  

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