実行系機能の脳内メカニズム－最新技術で神経回路の構成と働きに心の動作原理を探る

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24223004
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 筒井 健一郎 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90396466)
• 研究分担者: 大原 慎也 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10570038) ; 渡辺 正孝 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 特任研究員 (50092383) ; 櫻井 芳雄 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962) ; 飯島 敏夫 東北大学, 生命科学研究科, 名誉教授 (90333830)
• 研究期間 (年度): 2012-05-31 – 2017-03-31
• キーワード: 脳・神経 / 実験心理学 / 生理学

研究実績の概要

局所神経回路の解析：課題遂行中の前頭連合野内の神経活動の記録データを分析するとともに、ニューロンの発火パターンをもとにそれらを分類し、10ミリ秒の時間分解能で各ニューロンが表現している情報内容が経時的にどのように変化するのかを分析した。その結果をもとに、計算論的モデルを構築した。その結果、前頭連合野内に、論理的な思考を行うための動的アーキテクチャがあることが示唆された。
領域間神経回路の解析：前頭連合野内の「遅延ニューロン」の標識によって、それらの大部分が線条体に投射していることが明らかになり、視空間作業記憶の神経基盤が、皮質－基底核ループ回路である可能性が示唆された。また、作業記憶中の経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）による機能阻害実験における二重乖離によって、前頭前野背外側部、運動前野のそれぞれが、感覚性および運動性の視空間作業記憶を担っていることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] Ventrolateral Prefrontal Cortex Updates Chosen Value According to Choice Set Size. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara J, Usui N, Eifuku S, Iijima T, Taira M, Tsutsui KI, Tobler PN
  • 雑誌名: Journal of Cognitive Neuroscience 巻: 30(3) ページ: 307-318
  • DOI: 10.1162/jocn_a_01207
• [雑誌論文] Oral administration of Methylphenidate (Ritalin) affects dopamine release differentially between the prefrontal cortex and striatum: a microdialysis study in the monkey. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kodama T, Kojima T, Honda Y, Hosokawa T, Tsutsui KI, Watanae M
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 37 ページ: 2387-2394
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2155-16.2017
• [雑誌論文] Robust, highly customizable, and economical multi-channel electrode for chronic multi-unit recording in behaving animals. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tateyama Y, Oyama K, Shiraishi M, Iijima T, Tsutsui KI
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 125 ページ: 54-59
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.07.003.
• [雑誌論文] Increased transgene expression level of rabies virus vector for transsynaptic tracing. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohara S, Sota Y, Sato S, Tsutsui KI, Iijima T
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12(7) ページ: e0180960
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0180960. eCollection 2017
• [雑誌論文] A dynamic code for economic object valuation in prefrontal cortex neurons (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI, Grabenhorst F, Kobayashi S, Schultz W
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 12554
  • DOI: 10.1038/ncomms12554.
• [雑誌論文] Neck collar for restraining head and body movements in rats for behavioral task performance and simultaneous neural activity recording. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tateyama Y, Oyama K, Lo CW, Iijima T, Tsutsui KI
  • 雑誌名: Journal of Neruoscience Methods 巻: 263 ページ: 68-74
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2016.02.005.
• [雑誌論文] Comparative overview of visuospatial working memory in monkeys and rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI, Oyama K, Nakamura S, Iijima T
  • 雑誌名: Frontiers in Systems Neuroscience 巻: 10 ページ: 99
  • DOI: 10.3389/fnsys.2016.00099
• [雑誌論文] Similarity in neuronal firing regimes across mammalian species (2016)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki Y, Onaga T ... Tsutsui KI ... Shinomoto S
  • 雑誌名: Journal of Neurosciecne 巻: 36 ページ: 5736-5747
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0230-16.2016
• [学会発表] Do rodents have prefrontal cortex? (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: 山梨大学脳科学国際シンポジウム “The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TMS approach to study cortical network (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: 新学術領域「適応回路シフト」国際シンポジウム "Behavioral adaptation and functional recovery from pathological states"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 内側前頭皮質腹側部の気分・情動調節機能 － 低頻度経頭蓋磁気刺激（TMS）による機能阻害による検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: 第39回 生物学的精神医学会
  • 招待講演
• [学会発表] Critical role of the monkey 2017dorsolateral and ventrolateral frontal cortex in the top-down control of behavior:inactivation study using low-frequency repetitive trans-cranial magnetic stimulation (lf-rTMS) (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学大会サテライトシンポジウム(東北大・生理研合同企画)「洞察・予測・意思決定:高次脳機能研究の最先端(Insight,foresight,and decision making: Frontiers of higher brain function research)」
  • 招待講演
• [学会発表] Use of trans-cranial magnetic stimulation (TMS) as a tool for basic neuroscience research: The role of medial frontal cortex tested by inhibitory repetitive TMS (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: MyNeuro 2017 (Joint Meeting of 27th Malaysian Society of Neurosciences and 17th Neurosurgical Association of Malaysia)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Involvement of monkey prefrontal cortex in category-based top-down behavioral adaptation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T, Nakamura S, Yamada M, Iijima T, Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural mechanisms underlying self-consistency in social behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara J, Philippe T, Tsutsui KI, Taira M, Ugawa Y, Eifuku S
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Decrease in motivation induced by low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the medial frontal cortex in monkeys. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura S, Iijima T, Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Impact of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on local neural activity evaluated by electrocorticogram (ECoG) recordings in monkeys. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogawa K, Nakamura S, Hosokawa T, Iijima T, Nishimura Y, Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Viral tracing with rabies virus vector identifies different disynaptic inputs to the hippocampal subfields along the dorsoventral axis in the rat (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohara S, Ishii H, Hioki H, Tsutsui KI, Menno P Witter, Iijima T
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Rule-dependent activity in the rat medial prefrontal and posterior parietal cortex and its relevance in task performance (2017)
  • 著者名/発表者名: Oyama K, Tateyama Y, Iijima T, Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Local projection of layer Vb neurons in lateral and medial entorhinal cortex of the rat (2017)
  • 著者名/発表者名: Onodera M, Ohara S, Yoshino R, Iijima T, Menno P. Witter, Tsutsui KI
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Changes in neural activity of the primary motor cortex induced by repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) in monkeys - An ECoG study (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogawa K, Nakamura S, Hosokawa T, Iijima T, Nishimura Y, Tsutsui KI
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Robust, highly customizable, and economical multi-channel electrode for chronic multi-unit recording in behaving animals (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi M, Tateyama Y, Oyama K, Ohi M, Iijima T, Tsutsui KI
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the lower part of the medial frontal cortex on behavioral activity, sociability and motivation in monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura S, Iijima T, Tsutsui KI
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Intrinsic projection of entorhinal layer Vb neurons of the rat (2017)
  • 著者名/発表者名: Onodera M, Ohara S, Iijima T, Witter M,Tsutsui KI
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Neural mechanisms underlying self-consistency in social behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara J, Tobler PN, Tsutsui KI, Taira M, Ugawa Y, Eifuku S
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 反復経頭蓋磁気刺激（rTMS）によるサル内側前頭葉の情動・気分調節機能の検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 筒井健一郎
  • 学会等名: 第57回日本心身医学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Using transcranial magnetic stimulation (TMS) as a tool for primate neuroscience research (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui KI
  • 学会等名: 31st International Congress of Psychology (ICP2016)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ｒTMSの作用機序解明および臨床利用における刺激条件最適化に向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 筒井健一郎
  • 学会等名: 脳科学研究戦略推進プログラム「ＢＭＩ技術」報告会
  • 招待講演
• [学会発表] Inactivation of rat dorsomedial prefrontal cortex or posterior parietal cortex, but not ventromedial prefrontal cortex, impairs the performance of the visuospatial delayed response task. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oyama K，Lo CW，Tateyama Y，Iijima T，Tsutsui KI
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural correlates of abstract thought process in monkey prefrontal cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T，Nakamura S，Yamada M，Iijima T，Tsutsui KI
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Reduction of spontaneous physical activity and sociability induced by low-frequency repetitive transcranial stimulation (rTMS) to the lower part of the medial frontal cortex in monkeys. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura S，Ogawa K，Goto Y，Hosokawa T，Iijima T，Tsutsui KI
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Sustained delay activity in mPFC and PPC of head-fixed rats performing delayed pro-/anti-response task. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tateyama Y，Oyama K，Lo CW，Iijima T，Tsutsui KI
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Connectional differences between calbindin positive neurons in the medial and lateral entorhinal cortex of the rat. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohara S，Itou K，Shiraishi M，Gianatti M，Sota Y，Kabashima S, Onodera M，Tsutsui KI，Witter M，Iijima T
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Connectional differences between layer Va and Vb neurons in the lateral entorhinal cortex of the rat. (2016)
  • 著者名/発表者名: Onodera M, Ohara S，Shiraishi M, Itou K，Tsutsui KI, Witter M，Iijima T
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Efferent projections of the calbindinpositive entorhinal neurons in the rat: Connectional differences between the medial and lateral entorhinal cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohara S, Itou K, Shiraishi M, Gianatti M，Sota Y，Kabashima S, Onodera M，Tsutsui KI，Witter M，Iijima T
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Decision related activities of anterior insular and orbitofrontal cortex in a gambling behavior of rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii H, Kaizu Y, Takahashi S, Ohara S, Tobler PN, Tsutsui KI，Iijima T
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会