複合動作の順序制御に関わる脳内機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454710
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 丹治 順 東北大学, 医学部, 教授 (10001885)
• キーワード: 複数運動の手順 / 大脳皮質 / 補足運動野 / 一次運動野 / ニューロン活動 / 運動の順序制御 / 霊長動物 / 前補足運動野

研究概要

霊長類の大脳皮質には多数の運動領野が存在し,それぞれが存在意義を有すると考えられる.研究の中心は,それら大脳の運動関連領野が複合動作の順序制御に,如何に関与するかを解明することにあった.特に本年度は,大脳前頭葉内側面に定義された新しい領野である前補足運動野の細胞活動について、その特性を明らかにしたことが顕著な成果といえる.
4頭の日本ザルを使用した.まずオペラント学習によって,(1)左に回転させる,(2)前方に押す,(3)後方に引くという3種の運動を行わせた.まず前方パネル上のLEDの色によって行うべき運動を指示した.サルは特定の順序を,5回の試行の間に記憶することを要求された.それに引き続く6回の試行に於いては,記憶した順序によって,LEDの指示無しで3種の運動を行った.最初の運動開始前には,2.5〜4.5秒の待機時間を,2番目,3番目,それぞれの前には約1秒の待機時間を設定した.次に無菌的手術で装着したシリンダーから微小電極を刺入し,単一細胞の活動を記録解析した。一次運動野細胞の多数例に於いては,特定の運動遂行に伴う活動がみられ,その活動変化の大きさは,運動の順序とは無関係に一定であった.しかし補足運動野細胞の多数例については,行うべき運動の種類に特異的なのではなく,如何なる順序で運動を行おうとするかについて特異的な活動が,待機時間中に記録された.次は前補足運動野細胞の活動を解析した.それらの多くは,動作の順番情報,すなわち何番目に行う動作であることをコードするものであった.他方,新たな順序を学習しようとする際に特異的な活動も見出された.これらの所見は,複合動作の順序制御における前補足運動野の役割を具体的に示すものである.

研究成果

• [文献書誌] Tanji J, Mushiake H: "Comparison of neuronal activity in the supplementary motor area and primary motor cortex." Cognitive Brain Research. 3. 143-150 (1996)
• [文献書誌] Sakai ST, Inase M, Tanji J: "Comparison of cerebellothalamic and pallidothalamic projections in the monkey (macaca fuscata) : a double anterograde labeling study." Journal of Comparative Neurology. 368. 215-228 (1996)
• [文献書誌] Tanji J, Shima K.: "Supplementary motor cortex in organization of movement." European Neurology. 36. 13-19 (1996)
• [文献書誌] Mushiake H, Fujii N, Tanji J.: "Visually guded saccade versus eye-hand reach : contrasting neuronal activity in the cortical supplementary and frontal eye fields." Journal of Neurophysiology. 75. 2487-2191 (1996)
• [文献書誌] Shima K, Mushiake H, Saito N & Tanji J.: "Role for cells in the presupplementary motor area in updating motor plans." Proceeding of National Academy of Science in U.S.A.93. 8694-8698 (1996)
• [文献書誌] Inase M & Tanji J.: "Overlapping Corticostriatal Projections from the Supplementary Motor area and the Primary Motor Cortex in the Macaque Monkey : An Anterograde Double Labeling Study." Journal of Comparative Neurology. 373. 283-296 (1996)
• [文献書誌] Matsuzaka Y, Tanji J.: "Changing directions of forthcoming arm movements : Neuronal activity in the presupplem entary and supplem entary motor area of monkey cerebral cortex." Journal of Neurophysiology. 76. 2327-2342 (1996)
• [文献書誌] Shima K, Hoshi E & Tanji J.: "Neuronal activity in the claustrum of the monkey during performance of multiple movements." Journal of Neurophysiology. 75. 2115-2119 (1996)
• [文献書誌] Tanji J.: "New concepts of the supplementary motor area." Current Opinion in Neurobiology. 6. 782-787 (1996)
• [文献書誌] Tanji J & Shima K.: "Advances in Neurology" edited by D. S. Touretzky et al, 95-103 (1996)
• [文献書誌] Tanji J, Shima K, Mushiake H, Matsuzaka Y: "Pergram on Studies in Neuroscience : perception, memory and emotion" ed. by Ono T, Mcnaoughton BL, Molotchnikoff S. and Nishijo H, 421-432 (1996)
• [文献書誌] Tanji J: "Vision and Movement Mechanisms in the Cerebral Cortex." edited by R. Caminiti, K-P. Hoffmann, F. Lacquaniti, and J. Altman, 63-70 (1996)
• [文献書誌] 丹治 順: "脳研究の最前線-遺伝子から知能へ" 大学と科学公開シンポジウム組織委員会編, 115-124 (1996)