適応性眼球運動学習の形成における前頭眼野領域と小脳虫部の役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12878156
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 福島 菊郎 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (70091486)
• Keywords: 前頭眼野 / 滑動性眼球運動 / 視線運動 / 適応性運動学習 / 反応時間 / 利得 / サル / 前庭応答

Research Abstract

霊長類になって初めて高度に発達した滑動性眼球運動系は、前庭系と干渉を起こして視線(空間内眼球)運動を維持するために働く。本研究は、両者の干渉による適応学習の中枢機構を明らかにすることを目指した。具体的には、滑動性眼球運動を誘発するスポット刺激と前庭回転刺激を直交軸で、両者を同期させて台形波状に与え、スポットを追跡する訓練を繰り返すことにより、両刺激開始後の適応性追跡眼球運動応答の初期成分を調べた。訓練開始直後は、追跡眼球運動の反応時間は、スポット単独による滑動性眼球運動の反応時間に一致し、約100msでスポットの追跡を開始した。数日間の訓練により、訓練開始後30分から1時間以内に、追跡眼球運動応答の反応時間が平均で42msにまで短縮した。このような適応性の追跡眼球運動応答は、訓練前には全く出現しなかったが、訓練後、スポットを消して、完全な暗室下で前庭刺激のみを与えた場合にも、同じ潜時で出現し、刺激後100msの平均利得は0.2であった。しかし訓練後、前庭刺激とともにスポットが呈示された場合の応答の平均利得は0.4と有意に高く、前庭刺激のみでは、適応性眼球運動応答を説明出来ない。また訓練後、前庭刺激を加えず、スポットのみを台形波状に与えた場合の反応時間は、やはり100msであり、滑動性眼球運動自体が適応性変化を起こしたとは解釈できないので、この適応学習は、両者の干渉部位で起こっていることが示唆される。前頭眼野の滑動性眼球運動ニューロン応答を調べると、適応性の眼球運動変化に対応して、ニューロンの応答潜時が有意に短縮した。以上の結果は、この訓練により前頭眼野ニューロンが前庭刺激に効果的に応答することによって干渉刺激時の反応時間の短縮に関わることを示唆する。小脳中部の活動を現在記録中である。

Research Products

• [Publications] Fukushima K.: "Adaptive changes in smooth pursuit eye movement induced by pursuit-vestibular interaction training in monkeys"Exp. Brain Res.. 139. 473-481 (2001)
• [Publications] Fukushima K.: "Adaptive eye movements induced by cross-axis pursuit-vestibular interactions in trained monkeys"Acta Oto-laryngologica. Suppl.545. 73-79 (2001)
• [Publications] 福島順子: "サル前頭眼野の化学的不活性化-精神分裂病患者の滑動性眼球運動障害に対する前頭眼野の関与-"脳と精神の医学. 12. 53-62 (2001)
• [Publications] Shinmei Y.: "Purkinje cells of the cerebellar dorsal vermis in the monkey : simple-spike activity durin pursuit and passive whole body rotation"J. Neurophysiol.. (in press).
• [Publications] Fukushima K.: "Prediction in the monkey periarcuate cortex"Exp. Brain Res.. (in press).
• [Publications] Fukushima K.: "Role of the frontal eye fields in smooth gaze tracking"Prog. Brain Res.. (in press).