行動選択の価値のアップデートと記憶におけるドーパミン系と眼窩前頭皮質の役割

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20240040
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 玉川大学 (2010); 京都府立医科大学 (2008-2009)
• 研究代表者: 木村 實 京都府立医科大学, 脳科学研究所, 教授 (40118451)
• 研究分担者: 松本 直幸 京都府立医科大学, 医学研究科, 講師 (00252726)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: ドーパミンニューロン / 線条体 / 価値判断 / 報酬予測 / 報酬予測誤差 / 試行錯誤 / 目標・ゴール / 教科学習

研究概要

ドーパミン細胞が長期的な報酬予測を表現するかどうかを調べた。3択によって3回の報酬を得る課題を日本ザルに行わせた。予測的な舌の運動から、動物は各試行での報酬価値ではなく、長期的報酬(強化学習の価値関数)を予測していることが判明した。ドーパミン細胞は、動物の行動と同様に長期的報酬予測を表現することが分かった。将来のゴールに向けて長期的な予測と誤差を表現し、線条体などの標的部位での価値のアップデートや意志決定に必須の役割を担うと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Inactivation of the putamen selectively impairs reward history-based action selection. (2011)
  • 著者名/発表者名: Muranishi M, Inokawa H, Yamada H, Ueda Y, Matsumoto N, Nakagawa M, Kimura M.
  • 雑誌名: Exp Brain Res. 209(2) ページ: 235-246
  • URL: http://www.springerlink.com/content/9206161690133t47/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Juxtacellular labeling of tonically active neurons and phasically active neurons in the rat striatum. (2010)
  • 著者名/発表者名: Inokawa H, Yamada H, Matsumoto N, Muranishi M, Kimura M.
  • 雑誌名: Neuroscience 168(2) ページ: 395-404
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306452210004975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of interaural time difference representation in rat auditory cortex. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsytsarev V, Fukuyama H, Pope D, Pumbo E., Kimura M.
  • 雑誌名: Front. Neuroeng. 2:2
  • URL: http://www.frontiersin.org/neuroengineering/10.3389/neuro.16.002.2009/abstract
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the thalamic CM-PF complex?Basal ganglia circuit in externally driven rebias of action. (2009)
  • 著者名/発表者名: Minamimoto T, Hori Y., Kimura M.
  • 雑誌名: Brain Res.Bull. 78 ページ: 75-79
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0361923008002906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal encoding of reward value and direction of actions in the primate putamen. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hori Y, Minamimoto T, Kimura M.
  • 雑誌名: J Neurophysiol 102 ページ: 3530-3543
  • URL: http://jn.physiology.org/content/102/6/3530.full
  • 査読あり
• [学会発表] Value signals for decision and action selection in the basal ganglia. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kimura M, Enomoto K, Yamanaka K.
  • 学会等名: Janelia Conference Neural Circuits of Decision-Making
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus, VA, USA
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] Differential encoding of reward value and its prediction error by dopamine neurons located in ventromedial and dorsolateral parts of the midbrain. (2010)
  • 著者名/発表者名: Enomoto K, Matsumoto N, Haruno M, Kimura M.
  • 学会等名: The 40th annual meeting of Society for Neuroscience.
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Top-down signal from the frontal cortex regulates social value orientation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Haruno M, Frith C, Sakagami M, Kimura M.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場,兵庫県
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] Dopamine neurons in ventromedial and dorsolateral part of the midbrain differentially encode reward value and its error. (2010)
  • 著者名/発表者名: Enomoto K, Matsumoto N, Haruno M, Kimura M.
  • 学会等名: 33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場,兵庫県
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] ご褒美と罰によって私達の行動を司る脳のしくみ (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村實
  • 学会等名: 包括的脳科学研究・教育センター設立記念シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学,宮城県
  • 年月日: 2010-01-16
• [学会発表] Neuronal basis of action valuation and selection in the basal ganglia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimura M.
  • 学会等名: International Symposium : New Perspectives on Neural Mechanisms of Cognition and Action.
  • 発表場所: 玉川大学,東京都
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] 被殻の機能脱落は状態価値ではなく行動価値を障害する (2009)
  • 著者名/発表者名: 村西学,井之川仁,山田洋,木村實
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場,愛知県
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] サルの視床CM核細胞の報酬予告と行動に対する応答 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山中航,堀由紀子,上田康雅,木村實
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場,愛知県
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] ドーパミン細胞は複数のステップで得られる総報酬量に基づく報酬価値とその誤差を表現する (2009)
  • 著者名/発表者名: 榎本一紀,松本直幸,木村實
  • 学会等名: 第32回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Involvement of the basal ganglia in valuation and selection of actions. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimura M, Yamada H, Enomoto K, Matsumoto N, Hori Y, Ueda Y., Yamanaka K.
  • 学会等名: The 36th Congress of the International Union of Physiological Sciences (IUPS2009)
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都府
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Adaptation of reward-based free-choices is impaired by D1 but not D2 dopamine receptor antagonist in the striatum. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y, Samejima K, Yamanaka K, Doya K, Kimura M.
  • 学会等名: The 38th annual meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2008-11-16
• [学会発表] 被殻へのムシモル注入による報酬価値に基づく行動選択の障害 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村西学,井之川仁,山田洋,木村實
  • 学会等名: 第31回日本神経科学大会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム,東京都
  • 年月日: 2008-07-10
• [図書] Encyclopedia of Neuroscience. (Sensorimotor Learning and the Basal Ganglia) (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimura M., Ueda Y.
  • 総ページ数: 3650-3653
  • 出版者: Springer
• [図書] Neuroeconomics : Decision Making and the Brain. (The basal ganglia and the encoding of value.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Doya K., Kimura M.
  • 総ページ数: 407-416
  • 出版者: Academic Press