サルの脳はどこまでヒトの脳の縮図か―誤信念と文字の認知を担う脳回路の機能と可塑性

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01038
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 長谷川 功 新潟大学, 医歯学系, 教授 (60282620)
• 研究分担者: 飯島 淳彦 新潟大学, 自然科学系, 教授 (00377186) ; 松尾 健 地方独立行政法人東京都立病院機構東京都立神経病院(臨床研究室), 脳神経外科, 医師 (10733941) ; 足立 雄哉 新潟大学, 医歯学系, 助教 (40625646) ; 鈴木 隆文 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 室長 (50302659) ; 中原 潔 高知工科大学, 情報学群, 教授 (50372363) ; 南本 敬史 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 次長 (50506813)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 皮質脳波 / 言語 / 霊長類 / 心の理論

研究実績の概要

1) 誤信念認知の責任脳回路同定：サル9m野にDREADDレンチウィルスベクターを注入し、逆行性に導入されたhM4Di受容体をPETイメージングし、聴覚野、視覚野、運動前野 、島、前頭前野、頭頂連合野、上側頭溝等の広域に皮質ー皮質間の投射を見出した。また免疫組織学的に受容体発現を同定可能なHA分子を共発現するベクターを作成し、注入実験を行った。自然行動下でDREADDの効果を検証する行動観察システムを構築した。予期的注視法と物体検出法を統合した潜在的誤信念認知課題により、定型発達では誤信念の潜在的認知を示す指標が手法間で一致するが、自閉症スペクトラムの成人では誤信念の潜在的認知が特異的に障害されることを明らかにした（Front Psychiat, registered)。
2) 心の理論を操る駆け引き課題の開発による脳回路の種間相同性検証：サルの外側・内側前頭前野に皮質脳波電極を留置し、駆け引き課題を遂行中に電気記録実験を行った。その結果、対戦相手がコンピュータでなくヒトの場合に、より相手の行動を予測していることが示唆された。また、課題条件やサルの行動に選択的な信号を、前頭前野に見出した。
3) 文字/文字様記号の認知を担う脳回路の種間相同性検証：ヒトfMRIで、意味下・意味上の言語単位保持と構造化に関わる左半球の主な言語野の機能分担を明らかにした（Kasedo et al SFN 2023）。サル前頭葉と側頭葉の機能的相関を可視化する手法を開発した（Zhou et al Cell Rep 2023）。動画の内容を主語、動詞、目的語の組み合わせとして表す能力が2頭のサルで行動学的に検証された。1頭目のサルの下前頭皮質から皮質脳波を記録し、文字の保持にともなって漸増する活動や、単語の構造化に関わる活動の低下が、弓状溝腹側部の脳表から弓状構内や背外側前頭前野にかけて認められた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 浙江大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 浙江大学
• [雑誌論文] The role of dual-step linguistic structuring in self-paced reading rhythms (2024)
  • 著者名/発表者名: Kasedo R, Iijima A, Nakahara K, Adachi Y, Homae, F, Hashimoto R, Hasegawa I
  • 雑誌名: Adv Biomed Engineer 巻: 13 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multimodal imaging for validation and optimization of ion channel-based chemogenetics in nonhuman primates. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hori Y, Nagai Y, Hori Y, Oyama K, Mimura K, Hirabayashi T, Inoue K, Fujinaga M, Zhang MR, Takada M, Higuchi M, Minamimoto T.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 43(39) ページ: 6619-6627
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0625-23.2023.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping information flow between the inferotemporal and prefrontal cortices via neural oscillations during memory retrieval and maintenance (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhou T, Kawasaki K, Suzuki T, Hasegawa I, Wang Roe1 A, Tanigawa H
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 42 ページ: 113169
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113169
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Imaging-Guided Chemogenetics: A Window into Nonhuman Primate Brain Circuts and Functions. (2023)
  • 著者名/発表者名: Minamimioto T.
  • 学会等名: Keynote Lecture, OHBM, Montreal, Canada
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 霊長類における固有神経時間スケールと意識レベルとの関係についての検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujimaki S,Kawasaki K,Takeda A, Watanabe A, Suzuki T, Iijima A, Hasegawa I, Nakahara K
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] 予期的注視と反応時間バイアスから得られた自発的なメンタライジングの収束的証拠 (2023)
  • 著者名/発表者名: Onda K,Ichwansyah R, Kawasaki K, Egawa J, Someya T, Hasegawa I
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] Deactivation of the left inferior frontal gyrus at dual-step linguistic structuring: an fMRI study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kasedo R, Iijima A, Nakahara K, Adachi Y, Homae F, Hashimoto R, Fukuda M, Shirozu H, Hasegawa I
  • 学会等名: 北米神経科学学会（Neuroscience 2023)
  • 国際学会
• [備考] 谷川久浙江大学のチームは、神経振動に依存する情報の流れのパターンを発見しました
  • URL: http://www.ziint.zju.edu.cn/index.php/event/details.html?tid=452&sid=15