適応性運動学習と予測信号の形成における前頭眼野後部領域と補足眼野の役割

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14658266
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 福島 菊郎 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (70091486)
• キーワード: 前頭眼野 / 補足眼野 / 滑動性眼球運動 / 輻輳開散運動 / 視線運動 / 視覚情報 / サル / 前庭情報

研究概要

滑動性眼球運動および輻輳運動は、ゆっくり動く視覚対象を網膜中心窩に保持しながら連続的に視覚情報を取り込む運動系であるが、視覚の反応時間が遅いために、適切に実行されるためには、この運動の反応時間の遅れを予測によって補正することが必要になる。今年度は、補足眼野がこの予測にどのように関わるかを滑動性眼球運動関連ニューロンの応答特性を調べ、前頭眼野と比較することにより解析した。まず、前庭回転刺激を用いて眼窩内眼球運動と空間内眼球(視線)運動を乖離させて比較すると、いずれの領域も前庭刺激により90%以上の滑動性眼球運動関連ニューロンが応答したが、視線信号は補足眼野では殆ど再現されていなかった(17% vs 66%)。視標の視覚刺激に応答するニューロンも、補足眼野では少なかった(20% vs 53%)。3次元空間での視標追跡課題を用い、応答ニューロンについて輻輳運動と滑動性眼球運動を個別に調べると、両者に応答したのは27%であり前頭眼野(66%)より有意に少なかった。これらの違いにも拘わらず、滑動性眼球運動を種々の周波数で行わせると、これらニューロンの応答位相は、周波数に拘わらず一定であった。前庭回転刺激を用いて眼窩内眼球運動と空間内眼球(視線)運動を乖離させて視標追跡を種々の周波数で行わせると、滑動性眼球運動関連ニューロンの大多数が応答した。これらのニューロンは、前頭眼野と異なり、視線信号を殆ど再現しないにも拘わらず、応答位相は、周波数に拘わらず一定であった。同様の周波数一定性は、輻輳運動でも認められた。以上の結果は、前頭眼野も補足眼野もいずれも、予測性の追跡眼球運動に関与するが、補足眼野では視覚性の予測以外の側面で、眼球運動の予測に関わると解釈された。

研究成果

• [文献書誌] Fukushima J: "Pursuit-related neurons in the supplementary eye fields : discharge during pursuit and passive whole body rotation."J.Neurophysiol.. (in press).
• [文献書誌] Sato F: "Adaptive changes in vergence eye movements induced by vergence-vestibular interaction training in monkeys."Exp.Brain Res.. (in press).
• [文献書誌] Takeichi N: "Directional asymmetry in smooth ocular tracking in the presence of visual background in young and adult primates."Exp.Brain Res.. 149. 380-390 (2003)
• [文献書誌] Fukushirna K: "Roles of the cerebellum in pursuit-vestibular interactions."The Cerebellum. 2. 223-232 (2003)
• [文献書誌] Fukushima K: "Frontal cortical control of smooth-pursuit."Current Opinion in Neurobiol.. 13. 647-654 (2003)
• [文献書誌] Fukushima J: "Involvement of the frontal oculomotor areas in developmental compensation for the directional asymmetry in smooth pursuit eye movements in young primates."Ann.New York Acad.Sci.. 1004. 451-456 (2003)
• [文献書誌] Mori S: "Prog.Brain Res. (Brain Mechanisms for the Integration of Posture and Movement)"Elsevier. 391-401 (2003)