脳神経回路の同期の生成崩壊に基づく認知情報生成機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 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: 21120005
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 山口 陽子 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 神経情報基盤センター長 (00158122)
• 研究分担者: 北城 圭一 独立行政法人理化学研究所, 副チームリーダー (70302601) ; 川崎 真弘 筑波大学, システム情報系, 助教 (40513370)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 脳波リズム / 同期 / 脳の大域的回路 / 作業記憶 / コミュニケーション / ハイパースキャン / 結合振動子

研究概要

本研究ではそれら多重な階層でおきる同期非同期の遷移が脳の情報生成を可能にしていることを作業仮説として、ヒト認知課題の実験とデータ解析、理論的検証とを行った。記憶・知覚課題で脳波リズムの同期生成が力学モデルの振舞として理解できるだけでなく、認知機能を予見できること示した。また経頭蓋磁気刺激を与えて脳内大域的リズム回路が操作的に扱えることを示した。さらに２者間の時間的協調性の形成を伴う行動課題を開発し、２者の脳間で現れる脳波リズムの同期が行動・心理指標と相関を持つことを示した。さらにこれらの指標は自閉症スペクトラム症候群と健常者群の比較も可能にすることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Ongoing theta oscillations predict encoding ofsubjective memory type (2014)
  • 著者名/発表者名: FI Kleberg
  • 雑誌名: Neuroscience research
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.02.010
• [雑誌論文] Fronto-parietal and fronto-temporal theta phasesynchronization for visual and auditory-verbalworking memory (2014)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, K Kitajo, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Frontiers in psychology 巻: 5
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2014.00200
• [雑誌論文] Continuous model for pathfinding system withself-recovery property (2013)
  • 著者名/発表者名: KI Ueda, Y Nishiura, Y Yamaguchi, K Kitajo
  • 雑誌名: arXiv preprint arXiv 巻: 1309 ページ: 2845
  • URL: http://arxiv.org/abs/1309.2845
• [雑誌論文] Frontal theta and beta synchronizations for monetary reward increase visual working memory capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Social cognitive and affective neuroscience 巻: 8(5) ページ: 523-530
  • DOI: 10.1093/scan/nss027
• [雑誌論文] Inter-brain synchronization during coordination of speechrhythm in human-to-human social interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamada, Y Ushiku, E Miyauchi, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 3
  • DOI: 10.1038/srep01692
• [雑誌論文] A Manipulative Approach to Neural Dynamics byCombined TMS-EEG (2013)
  • 著者名/発表者名: K Kitajo, Y Nakagawa, Y Uno, R Miyota, MShimono, K Yamanaka, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Advances in CognitiveNeurodynamics 巻: (III) ページ: 155-160
  • DOI: 10.1007/978-94-007-4792-0_21
• [雑誌論文] Ongoing Global Phase Pattern andVisual Signal Detection (2013)
  • 著者名/発表者名: D Shimaoka, K Kitajo, K Kaneko, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Advances in Cognitive Neurodynamics 巻: (III) ページ: 509-514
  • DOI: 10.1007/978-94-007-4792-0_68
• [雑誌論文] Prestimulus Neural Oscillations Contribute to Recollection and Familiarity (2013)
  • 著者名/発表者名: F Kleberg, K Kitajo, M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Advances in Cognitive Neurodynamics 巻: (III) ページ: 717-725
  • DOI: 10.1007/978-94-0074792-0_95
• [雑誌論文] Inter-Brain Synchronization During BehavioralSynchronization Between Two Individuals InAn Alternate Tapping Task (2013)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, K Kitajo, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal Of Cognitive Neuroscience 巻: S244(WOS:000317030501337)
• [雑誌論文] Rhythmic modulation of theta oscillations supports encoding of spatial and behavioral information in the rat hippocampus (2012)
  • 著者名/発表者名: C Molter, J O'Neill, Y Yamaguchi, H Hirase, X Leinekugel
  • 雑誌名: Neuron 巻: 75 (5) ページ: 889-903
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2012.06.036
• [雑誌論文] Traveling EEG slow oscillation along the dorsal attention network initiates spontaneousperceptual switching (2012)
  • 著者名/発表者名: TJ Ozaki, N Sato, K Kitajo, Y Someya, KAnami, H Mizuhara, S Ogawa, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Cognitive neurodynamics 巻: 6(2) ページ: 185-198
  • DOI: 10.1007/s11571-012_9196_y
• [雑誌論文] Effects of subjective preference of colors on attention-related occipital theta oscillations (2012)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 59(1) ページ: 808-814
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2011.07.042
• [雑誌論文] Individual visual working memory capacities and related brainoscillatory activities are modulated by color preferences (2012)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Frontiers in human neuroscience 巻: 6
  • DOI: 10.3389/fnhum.2012.00318
• [雑誌論文] Neuronal ensemblefor visual working memory via interplay of slow and fast oscillations (2011)
  • 著者名/発表者名: H Mizuhara, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 33(10) ページ: 1925-1934
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2011.07681.x
• [雑誌論文] Frontal theta forexecutive functions and parietal alpha for storage buffers in visual working memory (2011)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Advances in Cognitive Neurodynamics 巻: (II) ページ: 107-110
  • DOI: 10.1007/978-90-4819695-1_16
• [雑誌論文] State-dependent cortical synchronization networks revealed byTMS-EEG recordings (2011)
  • 著者名/発表者名: K Kitajo, R Miyota, M Shimono, K Yamanaka,Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Advances in cognitiveneurodynamics 巻: (II) ページ: 145-148
  • DOI: 10.1007/978-90-481-9695-1_23
• [雑誌論文] Hierarchical control structures of the frontal theta and alpha activity for the dual auditoryand visual working memory task (2010)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, K Kitajo, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: InternationalJournal of Psychophysiology 巻: 77(3) ページ: 305
  • DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2010.06.204
• [雑誌論文] Transient process of cortical activity during Necker cube perception : fromlocal clusters to global synchrony (2010)
  • 著者名/発表者名: D Shimaoka, K Kitajo, K Kaneko, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Nonlinearbiomedical physics 巻: 4 (Suppl 1) ページ: S7
  • DOI: 10.1186/1753-4631-4-S1-S7
• [雑誌論文] Dynamic links between theta executive functions and alpha storage buffers in auditoryand visual working memory (2010)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, K Kitajo, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: European Journalof Neuroscience 巻: 31(9) ページ: 1683-1689
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2010.07217.x
• [雑誌論文] Workingmemory dynamics and spontaneous activity ina flip-flop oscillations network model with a Milnor attractor (2009)
  • 著者名/発表者名: D Colliaux, C Molter, Y Yamaguchi
  • 雑誌名: Cognitive neurodynamics 巻: 3(2) ページ: 141-151
  • DOI: 10.1007/s11571009-9078-0
• [学会発表] Synchronizationof the brain oscillation within a brain and over brains for self-referential cognitive process (2013)
  • 著者名/発表者名: Y Yamaguchi, M Kawasaki, K Kitajo, Y Cheng, K Iwasaki, H Oka
  • 学会等名: 4th Dynamic Brain Forum 2013 and the Interntaional Conference on Cognitive Neurodynamics (ICCN 2013)
  • 発表場所: Sigtuna
  • 年月日: 20130623-27
• [学会発表] Image based realistic EEG/MEGsimulation in PhysioDesigner (2013)
  • 著者名/発表者名: H Oka, K Iwasaki, Y Asai, T Nomura, Y Yamaguchi
  • 学会等名: Neuro2103
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20130620-23
• [学会発表] Reciprocal activationof beta and gamma oscillations in primatemedial motor areas (2012)
  • 著者名/発表者名: R Hosaka, T Nakajima, K Aihara, Y Yamaguchi, H Mushiake
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Synchronization of the brainoscillation within a brain and over brains for self-referential cognitive process (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi
  • 学会等名: Dynamic Brain Forum
  • 発表場所: Carmona, Seville
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] Coupled oscillator model analysesof temporal coordination in a two-person alternate tapping task (2011)
  • 著者名/発表者名: Y Cheng, M Kawasaki, K Kitajo, Y Yamaguchi
  • 学会等名: The 11th Japan-Korea-China Joing Workshop on Neurobiology and Neuroinformatics
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 20111216-19
• [学会発表] Role of spontaneous phase coherence across cortical areas on visual perception (2011)
  • 著者名/発表者名: D Shimaoka, K Kitajo, K Kaneko, Y Yamaguchi
  • 学会等名: The 34th annual meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Yokohama(Neuroscience Research 71, e178,2011, doi : 10.1016/j.neures.2011.07.771)
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] State-dependency in large-scale propagation ofphase resetting of ongoing activityNeuroscience Research 71, e48-e49, 2011, oi : 10.1016/j.neures.2011.07.205 (2011)
  • 著者名/発表者名: K Kitajo, Y Nakagawa, Y Uno, R Miyota, MShimono, K Yamanaka, Y Yamaguchi
  • 学会等名: The 34th annual meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] A Model Study on MultipleFrequency Phase Synchronization of Human EEG (2011)
  • 著者名/発表者名: Y Yamaguchi, M Kawasaki, Y Yamanaka, KKitajo, DT Chik
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamcs
  • 発表場所: Hokkaido
  • 年月日: 20110609-13
• [学会発表] Human FrontalBeta Activity for Monetary-Reward MotivationFacilitates the Visual Working Memory System (2010)
  • 著者名/発表者名: M Kawasaki, Y Yamaguchi
  • 学会等名: 40th Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience 2010)
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 20101113-17
• [学会発表] Computational study of memory formation through dynamical interplays in the cortico-hippocampal system (2009)
  • 著者名/発表者名: Y Yamaguchi, H Wagatsuma, N Sato
  • 学会等名: Neuroscience Research 65, S6, The 32th annual meeting ofJapan Neuroscience Society
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20090916-18
• [図書] Advances in Cognitive Neurodynamics (III):Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics-2011 (2013)
  • 著者名/発表者名: I Tsuda, T Omori, N Sato, Y Yamaguchi
  • 総ページ数: 846
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: https://dynamicbrain.neuroinf.jp
• [備考]
  • URL: http://www.dei.brain.riken.jp/?page_id=7