大脳認知記憶の神経機構:機能的磁気共鳴画像法と細胞レベルアプローチの統合

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07102006
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮下 保司 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40114673)
• キーワード: 大脳 / 記憶 / ニューロン / 視覚 / 神経栄養因子 / 非侵襲計測 / PCR / イメージング

研究概要

1)サル専用超高磁場磁気共鳴画像システムの構築
4.7テスラー/ボア径40cmMRI機(Bruker 47/40システム)並びに特殊RFプローブの納入は完了した。システムのチューニングは本年度中に完成しなかった。4.7テスラーの超高磁場における磁場の空間均一性の確保が不完全であり、エコープレーナー(EPI)画像の歪みが実用的レベルまで減少していない。平成14年度以降に引き続き取り組み、目標を達成したい。
2)認知記憶課題における大脳活動の解析
サル大脳認知システムの大域構造を明らかにする方法として機能的磁気共鳴画像システムを用いることの有用性を検討するため、1.5テスラーMRI機で認知課題遂行中のサルのBOLD効果を測定した。認知シフト課題としては、ウィスコンシンカード分類課題を用いた。ヒトを被験者としたウィスコンシンカード分類課題のfMRI解析については既に詳細な解析の実績があり、サルに対しては課題の本質を損なうことなくサルにも遂行可能なように課題を単純化することを試みた。即ち、次元数は変化させず、referenceカードの選択肢数を減少させることにより認知負荷を減少させた。このサル用課題が、神経心理テストで用いられた原課題の本質を損なっていないことを示す為に、ヒトおよびサルの両種の被験者に対して、同一の視覚刺激と課題シークエンスを適用した。その結果、ヒトおよびサルの両種において、注意のシフトに同期して前頭葉の一部が活性化することが見出された。この活性化領域は両種で機能的に相同な領域とみなされるが、これらの領域は形態学的(細胞構築学的)にも相同な領域であった。以上のような新しい比較機能学的アプローチ(Comparative Imaging)は、霊長類における認知機能の進化(the evolution of cognition)に新しい知見をもたらすものである。この成果は、米国サイエンス誌(Science 295,1532-1536,2002)に発表された。

研究成果

• [文献書誌] Nakahara, K. et al.: "Functional MRI of macaque monkeys performing a cognitive set-shifting task"Science. 295. 1532-1536 (2002)
• [文献書誌] Hasegawa, I. et al.: "Making categories : expert neurons look into key features"Nature neuroscience. 5. 90-91 (2002)
• [文献書誌] Matsuzaki, M et al.: "Dendritic spine geometry is critical for AMPA receptors expression in hippocampal CA1 Pyramidal neurons"Nature neuroscience. 4. 1086-1092 (2001)
• [文献書誌] Miyashita, Y. et al.: "Cognitive neuroscience at the turn of the millennium"Current Opinion in Neurobiology. 11. 147-149 (2001)
• [文献書誌] Naya, Y. et al.: "Backward spreading of memory retrieval signal in the primate temporal cortex"Science. 291. 661-664 (2001)
• [文献書誌] Li, X.Y.et al.: "Spatio-temporal dynamics of BDNF mRNA induction in the vestibulo-olivary network during vestibular compensation"J. Neurosci.. 21. 2738-2748 (2001)
• [文献書誌] Kishimoto, T. et al.: "Ion selectivities of the Ca^<2+> sensors for exocytosis in rat phaeochromocytoma cells"J. Physiol. 533. 627-637 (2001)
• [文献書誌] Nemoto, T. et al.: "Sequential replenishment mechanism of exocytosis in pancreatic acini"Nature Cell Biol.. 3. 253-258 (2001)
• [文献書誌] Li, X.Y.et al.: "Differential induction of brain-derived neurotrophic factor messenger RNA in rat inferior olive subregions following unilateral labyrinthectomy"Neuroscience. 106. 385-394 (2001)
• [文献書誌] Sekihara, K. et al.: "Reconstructing spatio-temporal activities of neural sources using an MEG vector beamformer technique"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48. 760-771 (2001)