利得収支を最適化する行為選択過程:鳥類大脳線条体の機能

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15370033
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生理・行動
• 研究機関: 北海道大学 (2005); 名古屋大学 (2003-2004)
• 研究代表者: 松島 俊也 北海道大学, 生命農学研究科, 助教授 (40190459)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: 脳 / 行動 / 情動 / 認知 / 衝動性 / 記憶 / 線条体 / 連合野

研究概要

早成性鳥類は、孵化直後から精確な視覚弁別に基づく選択行動を示す。雛のこの特性を利用して、意思決定過程、特に利得収支の計算過程について一連の実験的検討を加えた。個体レベルの行動学的解析・局所脳破壊実験などに加え、覚醒自由行動下・課題遂行中における大脳単一ニューロン活動の解析を総合的に行うことにより、以下の知見を得た。
1 基底核(側坐核相同領域):予期される報酬の時間的接近の脳内表現
遅延報酬によって強化された色弁別オペラント課題を、艀化後1-2週齢の雛は数時間のトレーニングによって速やかに学習する。線条体内側部の破壊によって、時間的・空間的に近い報酬を選び取ろうとする衝動的選択へのシフトが見出された。報酬の量に基づく選択は正常だった。ニューロン活動の解析の結果、予期報酬の接近と量とを特異的に符号化する2群のニューロンが同定された。さらに比較解剖学的検討の結果、この領域は哺乳類の側坐核(コア)と完全に相同とみなしうることが判明した。
2 弓外套連合野(大脳皮質前頭前野相同領域):予期されるコストの脳内表現
単一ニューロン解析によって、弁別記憶の細胞表現と共に、餌の音源定位に関する作業記憶と考えられる活動を見出した。この領域の選択的な破壊によって、処理コストを嫌うcost-averseな行為選択へのシフトが見出された。
3 収益逓減と喪失機会:生態的採餌状況の実験的再構成系の開発
最適採餌理論(最適パッチ利用モデル)を実験室内で再構成する行動課題を新たに開発した。特に、喪失機会に対する選択の感受性を定量的に計ることが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Localized lesions of the ventral striatum, but not the arcopallium, enhanced impulsiveness in the choice based on anticipated spatial proximity of food rewards. (2006)
  • 著者名/発表者名: Aoki, N., Suzuki, R., Izawa, E.-I., Csillag, A., Matsushima, T.
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 168 ページ: 1-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neural correlates of the proximity and quantity of anticipated food rewards in the ventral striatum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Izawa, E.-I., Aoki, N., Matsushima T.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 22 ページ: 1502-1512
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selection pressure on the decision-making process in conflict. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsushima T.
  • 雑誌名: Behavioral and Brain Sciences 28 ページ: 604-605
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ヒヨコの経済学 : 採餌効率に基づく選択 (2005)
  • 著者名/発表者名: 松島俊也, 青木直哉
  • 雑誌名: 認知科学 12 ページ: 177-180
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selection pressure on the decision-making process in conflict. Commentary to the review article entitled as "Survival with an asymmetric brain : advantages and disadvantages of cerebral lateralization" (by Vallortigara G. and Rogers L.J.) (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsushima T.
  • 雑誌名: Behavioral and Brain Sciences 28 ページ: 604-605
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chick economics : choices based on gain rate (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsushima T., Aoki N.
  • 雑誌名: Ninchi-Kagaku (in Japanese) 12(3) ページ: 177-187
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A non-social and isolate rearing condition induces an irreversible shift toward continued fights in the male fighting fish (Betta splendens). (2004)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, T., Ichikawa, Y., Matsushima, T.
  • 雑誌名: Zoological Science 21 ページ: 723-729
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 衝動的行為選択-鳥の大脳線条体における予期の表象とその行動生態学的意義 (2004)
  • 著者名/発表者名: 松島俊也
  • 雑誌名: どうぶつと人 (比較心身症研究会会誌) 11 ページ: 47-52
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Excitotoxic lesions of the medial striatum delay extinction of a reinforcement color discrimination operant task in domestic chicks; a functional role of reward anticipation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, Y., Izawa, E.-I., Matsushima, T.
  • 雑誌名: Cognitive Brain Research 22 ページ: 76-83
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Excitotoxic lesions of the medial striatum delay extinction of a reinforcement color discrimination operant task in domestic chicks ; a functional role of reward anticipation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, Y., Izawa, E.-I., Matsushima, T.
  • 雑誌名: Cognitive Brain Research 22 ページ: 76-83
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impulsive choice : representations of anticipation in the avian striatum and their significance in the behavioral ecology (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, T.
  • 雑誌名: Doubutsu-to-Hito (In Japanese) No.11 ページ: 47-52
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Localized lesion of caudal part of lobus parolfactorius caused impulsive choice in the domestic chick : evolutionarily conserved function of ventral striatum. (2003)
  • 著者名/発表者名: Izawa, E.-I., Zachar, G., Yanagihara, S., Matsushima, T.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 23 ページ: 1894-1902
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The mind through chick eyes : memory, cognition and anticipation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, T., Izawa, E.-I., Aoki, N., Yanagihara, S.
  • 雑誌名: Zoological Science 20 ページ: 395-408
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neural correlates of memorized associations and cued movements in archistriatum of the domestic chick. (2003)
  • 著者名/発表者名: Aoki, N., Izawa, E.-I., Yanagihara, S., Matsushima, T.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 17 ページ: 1935-1946
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hippocampal lesion delays the acquisition of egocentric spatial memory in chicks. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, S., Izawa, E.-I., Matsushima, T.
  • 雑誌名: NeuroReport 14 ページ: 1475-1780
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より