サッカード運動開始に関わる脚橋被蓋核ニューロンの役割

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780599
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 小林 康 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (60311198)
• キーワード: saccade / monkey / superior colliculus

研究概要

サルのサッカード反応時間を指標にして報酬による動機付けのメカニズムを解析した。学習、注意、覚醒、睡眠、運動制御の調節と密接な関係にあるとされるコリン作動性システムに注目して解析を行った。上丘中間層へのコリン作動性入力はニコチン受容体を介してサッカードの開始を促進する。この上丘中間層へのコリン作動性入力は脚橋被蓋核(PPTN)由来であり、PPTNニューロンがサッカードの反応時間を調節しうる発火活動を示すことを報告する。サルの視覚誘導性サッカード課題において、報酬量を増加させると課題の成功率が上昇すると同時に課題開始時に点灯する注視点に向かうサッカードの反応時間が顕著に減少するという行動実験の結果を得た。さらに、報酬量を変化させると注視点へのサッカードの反応時間が変化すると同時にPPTNニューロンの注視点点灯に対する視覚応答が変化するという実験結果を得た。この反応は注視点に向かうサッカードの反応時間や課題の遂行度合い〔成功率〕という動機付けやglobal attentionを反映する指標と密接に関係していると思われる。これらの実験結果はPPTNが動機付けや学習を直接制御していることを示唆するラットやネコの破壊実験と一致すると思われる。また、PPTNにおいて報酬に対する直接の反応と報酬に対する予測反応を得たが、この活動は、PPTNが黒質緻密部(SNc)に投射しており、この入力がSNcのドーパミン作動性ニューロンの報酬の予測的反応(強化学習の誤差信号)の形成に寄与していると考えられる。PPTNニューロンにはサツカード遂行、注意や動機付け、報酬に関係した入力が収束することからPPTNが学習におけるこれらの信号の連合に関係していることが予想される。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kobayashi: "Control of saccadic reaction time by Pedunculopontine tegmental nucleus neurons in monkeys"Soc for Neurosci. 25. 1652 (1999)
• [文献書誌] Y.Kobayashi: "Coding of multimodal signals in the pedunculopontine nucleus neurons related to performance of visually guided saccade task."Soc for Neurosci. 26. 971 (2000)
• [文献書誌] Y.Kobayashi: "Facilitation of saccade initiation by brainstem cholinergic system"Brain Development. (In press). (2001)
• [文献書誌] H.Aizawa: "Injection of nicotine into the superior colliculus facilitate occurrence of express saccades in monkeys"J Neurophysiol.. 82. 1642-1646 (1999)
• [文献書誌] A Takemura: "The function of the cerebellum in monkey during ocular following responses"Advances in Neurological Sciences. 44. 734-747 (2000)
• [文献書誌] K.Yamamoto: "Mathematical analysis of the characteristics of the system connecting the cerebellar ventral paraflocculus and extraoculomotor nucleus of alert monkey during upward ocular following responses."Neurosci Res. 38. 425-435 (2000)
• [文献書誌] 小林康: "脳科学大辞典"朝倉書店. 1006 (2000)