前頭連合野の報酬処理系におけるモノアミンの役割

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13410021
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 澤口 俊之 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (00183830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 雨森 賢一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助手 (70344471)
• Keywords: 前頭連合野 / 報酬 / サル / ドーパミン / 行動切り替え / 局所投与 / モノアミン / 眼球運動

Research Abstract

平成13年度から、前頭連合野における、報酬に基づいた行動におけるモノアミンの役割を明らかにすることを目的として、慢性単一ニューロン活動記録法、局所薬物注入法などの手法を用いてアプローチしてきた。
この目的のために、本年度は前頭連合野の報酬処理系をニューロンレベルで解析した。まず、2頭のサルに眼球運動性の遅延課題を訓練し、記憶誘導性サッケードの後に報酬が獲得できる試行と、報酬無しの試行をランダムに行わせた。この課題を遂行中のサルの前頭連合野からニューロン活動を記録することにより、直前の反応(特にサッカード方向)に依存し、かつ、報酬の有無に依存して活動を変化刺さるニューロン活動が前頭連合野背外側部に豊富に存在することを見出した。これらのニューロン群は「反応の結果」を再現しており、報酬の有無を直前の行動反応と結びつける役割を担うものと考えられる。
さらに、2頭のサルに記憶誘導性の感覚運動変換を必要とする遅延アンチサッケード課題を訓練し、前頭連合野からニューロン活動を記録して解析した。その結果、報酬の期待は前頭連合野の記憶過程を主に増強し、運動の準備などの行動制御過程にはあまり影響を与えないことが明らかになった。この結果は、前頭連合野における報酬情報は、行動・意思決定に使用される記憶に関与し、決定後の準備過程には影響を与えないものと考えられる。
上記の研究を通して、1)報酬の有無を行動結果依存的に再現するニューロン活動、2)報酬期待と空間性の記憶を担うメモリニューロンが前頭連合野に存在することが明らかにした。これらの研究から、前頭連合野における報酬処理系に関するニューロン基盤は整いつつある。最終年度となる来年度は、こうしたニューロン活動におけるモノアミンのかかわりを解明する研究に焦点を当てた研究を進め、現在データの収集を進めている。

Research Products

• [Publications] Tsujimoto, S., Yamamoto, T., Kawaguchi, H., Koizumi, H., Sawaguchi, T.: "Prefrontal cortical activation associated with working memory in adults and preschool children : an event-related optical topography study."Cerebral Cortex. (in press).
• [Publications] Tsujimoto, S., Sawaguchi, T.: "Properties of delay-period neuronal activity in the primate prefrontal cortex during memory-and sensory-guided saccade tasks."European Journal of Neuroscience. 19. 447-457 (2004)
• [Publications] Tsujimoto, S., Sawaguchi, T.: "Neuronal representation of response-outcome in the primate prefrontal cortex."Cerebral Cortex. 14. 47-55 (2004)
• [Publications] Iba, M., Sawaguchi, T.: "Involvement of the dorsolateral prefrontal cortex of monkeys in visuospatial target selection."Journal of Neurophysiology. 8. 587-599 (2003)
• [Publications] Amemori, K., Sawaguchi, T.: "Different motivational effects on the neuronal activities in the primate prefrontal cortex during a sensorimotor transformation task."Society for Neuroscience Abstract. 90-94 (2003)
• [Publications] Tsujimoto, S., Sawaguchi, T.: "Functional maturation of the prefrontal cortex in preschool children measured by optical topography."Society for Neuroscience Abstract. 196-215 (2003)
• [Publications] Wajima, K., Sawaguchi, T.: "Parallel sensory-and motor-suppression systems in the prefrontal cortex."Society for Neuroscience Abstract. 722-724 (2003)