高次運動野における運動意志の表出と行動の概念形成

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12210002
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 丹治 順 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (10001885)
• キーワード: 高次運動野 / 運動前野 / 前頭前野 / 動作選択 / 動作目標 / アクションプランニング / 神経細胞 / 動作企画

研究概要

本年は運動前野を中心に、大脳の高次運動野ならびに前頭前野の機能に関する研究果が得られ、国際学術誌・国際学会に発表するなど多くの研究発表を行うに至った。霊長類の運動前野は背側部と腹側部に二大別されているが、それらの機能にそれぞれどのような特徴があり、どのように異なっているかについては、未だ知見が少なかった。そこで本研究室では、動作選択を研究テーマの中心にすえ、選択を行うのに必要な情報の認知から動作の企画、さらには動作の準備から実行に至るまでの過程に背側運動前野(PMd)と腹側運動前野(PMv)がいかなる関与をするかについて研究を進めた。ニホンザルを訓練し、視覚情報を手がかりにして4種類の動作を選択する課題を行わせた。すなわち視覚信号の指示に従い、右または左手を用いて、右のターゲットまたは左のターゲットを捕捉する課題である。ターゲットの位置および使うべき手という二種類の情報を、時間的に二段階の視覚信号によって与え、行うべき動作の選択を企画させた。その課題遂行中に、大脳皮質の複数の領域から細胞活動を記録し、活動特性を比較検討した。指示信号に対する応答を解析したところ、PMvの多数の細胞においては、視覚信号がサルの眼前似設置されたスクリーンの右あるいは左に出現したという、空間的視覚情報を反映するものが多かった。それとは対照的にPMdにおいては、指示信号に対する細胞応答の多くは単なる視覚応答ではなく、捕捉すべきターゲットがどちらか、あるいは使うべき手はどちら側かを反映していた。この知見はそれぞれの領域の機能差を明確に示すものである。他方、前頭前野ならびに頭頂葉においても興味深い知見が得られ始め、さらに、多重蛍光トレーサーを用いた組織学的研究によって帯状皮質運動野と補足運動野・前補足運動野ならびに一次運動野の形成する神経回路について、新しい知見を得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] Sawamura H, Shima K, Tanji J.: "Numerical representation for action in the parietal cortex of the monkey.."Nature. 415. 918-922 (2002)
• [文献書誌] Hoshi, E., Tanji, J.: "Contrasting neuronal activity in the dorsal and ventral premotor areas during preparation to reach"J Neurophysiol.. 87. 1123-1128 (2002)
• [文献書誌] Tanji, J.: "Sequential organization of multiple movements : involvement of cortical motor areas"Annu Rev Neurosci.. 24. 631-651 (2001)
• [文献書誌] Tanji, J, Hoshi, E.: "Behavioral planning in the prefrontal cortex"Curr Opin Neurobiol.. 11. 164-170 (2001)
• [文献書誌] Mushiake H, Saito N, Sakamoto K, Sato Y, Tanji J.: "Visually based path-planning by Japanese monkeys"Brain Res Cogn Brain Res.. 11. 165-169 (2001)
• [文献書誌] Wang Y, Shima K, Sawamura H, Tanji J: "Spatial distribution of cingulate cells progecting to the primary, supplementary, and pre-supplementary motor areas : a retrograde multiple labeling study in the macaque monkey"Neurosci Res.. 39. 39-49 (2001)