報酬獲得のための行動決定制御の脳内情報処理機構

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22300138
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 設樂 宗孝 筑波大学, 医学医療系, 教授 (10357189)
• 研究分担者: 松本 有央 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (00392663) ; 肥後 範行 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (80357839)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 報酬系 / 行動決定 / 労働負荷 / 単一ニューロン記録 / 報酬価値 / アカゲザル

研究概要

報酬獲得のための行動決定を調べるために、報酬までの労働負荷と報酬量の組み合わせを選択する行動決定課題をトレーニングしたサルを用いて課題の誤答率を検討した。この課題では、4段階の報酬量と4段階の仕事量を組み合わせた16通りから、その内の2つを選択肢として呈示し、選択を行わせる。選択はモンキーチェア内に装備した左右のバーの内いずれかを握ることで行う。仕事としては視覚弁別試行（画面に表示される視覚刺激の色が赤から緑に変わったら、モンキーチェア内の中央バーから1秒以内に手を離す）を複数回行わせることとし、その回数が労働負荷量となる。労働負荷と報酬量の組み合わせは、全部で16通りあり、この16通りから2つを選ぶ組み合わせは全部で120通りある。様々な選択肢の組み合わせを用いたときの行動決定の結果を報酬割引モデルによってフィッティングすると、指数関数を使った割引モデルによってよくフィットできた。そこで、行動決定課題遂行時のニューロン活動を調べるために、眼窩前頭皮質から単一ニューロン活動を記録し、行動決定の際に報酬価値と相関した反応を示すニューロンがあるかどうかを解析した。その結果、２つの選択肢の報酬価値の差に比例した反応を示すニューロン群と、報酬価値の差が無いときに最もよく反応するニューロン群が存在することが明らかになった。一方、報酬系の行動決定に影響を与えうる因子としてのセロトニンニューロンの働きを調べるため、背側縫線核のニューロンが報酬スケジュール課題遂行時にどのような報酬情報のコーディングをしているかを解析した。その結果、背側縫線核では、スケジュールの初めにはスケジュール開始情報、スケジュールの後半には報酬情報をコードするものが多いこと、しかもニューロン反応の時間変化の成分に情報があることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Neurons in Monkey Dorsal Raphe Nucleus Code Beginning and Progress of Step-by-Step Schedule, Reward Expectation, and Amount of Reward Outcome in the Reward Schedule Task. (2013)
  • 著者名/発表者名: Inaba K, Mizuhiki T, Setogawa T, Toda K, Richmond BJ, Shidara M.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: vol.33 ページ: 3477-3491
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.4388-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional annotation of genes differentially expressed between primary motor and prefrontal association cortices of macaque brain (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Higo N, Sato A, Oishi T, Nishimura Y, Yamamoto T, Murata Y, Yoshino-Saito K, Onoe H, Isa T.
  • 雑誌名: Neurochemical Research 巻: 38 ページ: 133～140
  • DOI: 10.1007/s11064-012-0900-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encoding of reward expectation by monkey anterior insular neurons. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mizuhiki T, Richmond BJ, Shidara M.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: vol.107 ページ: 2996-3007
  • DOI: DOI:10.1152/jn.00282.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulus-related activity during conditional associations in monkey perirhinal cortex neurons depends on upcoming reward outcome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohyama K, Sugase-Miyamoto Y, Matsumoto N, Shidara M, Sato C.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 32 ページ: 17407～17419
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2878-12.2012
  • 査読あり
• [学会発表] Neuronal activity in the monkey orbitofrontal cortex during the decision-making schedule task.
  • 著者名/発表者名: Setogawa T, Mizuhiki T, Inaba K, Akizawa F, Shidara M.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [学会発表] Neural substrates for the training-induced recovery of dexterous movements after motor cortex lesion in macaque monkeys.
  • 著者名/発表者名: Higo N.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [学会発表] Differential localization of secreted phosphoprotein 1 (SPP1) in intact and damaged motor cortex of the macaque monkey: expression in neurons and microglia.
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Y, Oishi T, Yamashita A, Murata Y, Yamamoto T, Isa T, Higo N.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [学会発表] SPP1 expression in the primary motor cortex of human with amyotrophic lateral sclerosis.
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Murayama S, Takao M, Isa T, Higo N.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [学会発表] Single neuronal activity in the rhesus monkey orbitofrontal cortex related to reward value processing during the decision-making schedule task.
  • 著者名/発表者名: Setogawa T, Mizuhiki T, Inaba K, Akizawa F, Shidara M.
  • 学会等名: 42nd Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans (USA)
• [学会発表] Correlation between neural activity and motor representation derived from intracortical microstimulation (ICMS) in the primary motor and ventral premotor cortex of the macaque monkey.
  • 著者名/発表者名: Higo N, Kunori N, Takashima I.
  • 学会等名: 42nd Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans (USA)
• [学会発表] Single unit activity in the monkey orbitofrontal cortex related to reward value processing during the decision-making schedule task.
  • 著者名/発表者名: Setogawa T, Mizuhiki T, Inaba K, Akizawa F, Matsumoto N, Shidara M.
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）