図形文字の組み立て課題におけるマカクザル前頭前野の神経活動

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20500355
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 長谷川 功 新潟大学, 医歯学系, 教授 (60282620)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸田 春男 新潟大学, 医歯学系, 講師 (10217507) ; 飯島 淳彦 新潟大学, 自然科学系, 助教 (00377186) ; 川嵜 圭祐 新潟大学, 医歯学系, 助教 (60511178)
• Keywords: マカクザル / 大脳 / 電気生理 / 視覚 / 前頭葉

Research Abstract

マカクザルに、図形文字を組み合わせた複合図形により物の名前を記述させる、『象徴構成見本合わせ課題』のパラダイムを開発した。この課題では、二つの要素図形からなる組合図形が、ネズミ、街路樹、惑星、ギター、車、漢字「愛」の6つの物の画像のうち一つを記号的に表すことを覚え、物を見たらそれを表す複合図形の要素を一つずつ選ぶことが要求される。まず、オペラント条件付けによって二頭のニホンザルに複合図形と物体との連想を学習させると、物体を見せただけで、複合図形を構成する二つの要素図形を4つの選択肢の中から正しく選ぶことができることが、最初から有意にできることがわかった。また、二つの要素図形を選ぶ順序は指定していないにもかかわらず、一定の順序で選ぶ傾向が学習の進行とともに強化されることがわかった。さらに、特定の複合図形がある一つの物体のみならず、特定の物体カテゴリーを表すことを学習できることがプローブテストによりわかった。前頭葉広範囲を覆う薄膜ECoG電極(極間2.5mm)と電極留置手術法を開発し、課題遂行中のサルから神経活動を多点記録した。その結果、前頭葉の外側前頭前野を中心とした領域において、視覚応答と遅延期間の応答が課題依存的に認められることがわかった。要素図形の合成を要求される象徴図形構成課題においては、条件性反応を要求される対連合課題に比べて、刺激提示直後より視覚応答が認められ、応答が早く増強した。この結果により、視覚イメージを段階的に組み立てるときに、前頭前野で目標図形の予期とイメージのダイナミックな操作に関連した神経活動が生じることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Simultaneous recording of ECoG and intracortical neuronal activity using a flexible multichannel electrode-mesh in visual cortex. (2011)
  • Author(s): Toda H, Suzuki T, Sawahata H, Majima K, Kamitani Y, Hasegawa I.
  • Journal Title: Neuroimage Volume: 54 Pages: 203-212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 前脳のGABA受容体による自律機能の調節
  • Author(s): 山口賢一、山田貴穂、濱齊、渡辺賢一、長谷川功
  • Journal Title: 新潟医学会雑誌 Volume: In press
• [Presentation] Simultaneous recording of high density electrocorticogram and intracortical activity using MEMS-fabricated electrode array (2010)
  • Author(s): Toda H, Sawahata H, Suzuki T, Majilna K, Kamitani Y, HasegawaI.
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 20100519-20100521
• [Presentation] Symmetry and generalization in visual visual association learning in macaque monkeys (2010)
  • Author(s): Iijima A, Kawasaki K, Hatano Y Fujisawa N, Hasegawa I
  • Organizer: Society for Neuroscience 2010
  • Place of Presentation: San Diego USA
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Electrocorticography within the superior temporal sulcus of macaques (2010)
  • Author(s): Matsuo T, Kawasaki K, Sawahato H, Shibata M, Miyakawa N, Kawai K, Satou N, Saito N, Nakahara K, Suzuki T, Hasegawa I.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2010
  • Place of Presentation: San Diego USA
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Neural decoding of visual object categories using temporal patterns of ECoG signals (2010)
  • Author(s): Majima K, Matsuo T, KawasakiK, Kawai K, Masuda H, KuniiN, Murakami H, Kamada K, Kameyama S, Saito N, HasegawaI, Kamitani Y
  • Organizer: Society for Neuroscience 2010
  • Place of Presentation: San Diego USA
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Improvement of a flexible Parylene ECoG electrode for long-term stable recording (2010)
  • Author(s): Suzuki T, Kotake N, FukayamaO, Takeuchi S, Watanabe H, IsaT, Sawahata H, Toda H, Hasegawa I, Mabuchi K.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2010
  • Place of Presentation: San Diego USA
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] 視覚刺激に対する瞳孔径・瞳孔反応とストレス評価 (2010)
  • Author(s): 飯島淳彦、小杉剛、木竜徹、長谷川功、板東武彦
  • Organizer: 第25回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] Neural decoding of visual oblect categories using temporal pattems of ECoG signals (2010)
  • Author(s): Majima K, Matsuo T, Kawasaki K, Kawai K, Masuda H, KuniiN, Murakami H, Kamada K, Kameyama S, Saito N, HasegawaI, Kamitani Y.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] An evaluation of recording qualities of MEMS-based mesh ECoG electrode (2010)
  • Author(s): Sawahata H, Suzuki T, KotakeN, Majima K, Kamitani Y, TodaH, Hasegawa I
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] Electrocorticographic mapping of human ventral visual areas (2010)
  • Author(s): Matsuo T, Kawasaki T, Kawai K, Masuda H, Kunii N, Murakami H, Majima K, Kamada K, Kamitani Y, Kameyama K, SaitoN, Hasegawa I.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] Regression of forearm reach and grasp movement trajectories using intracortical local field (2010)
  • Author(s): Watanabe H, Sakatani T, Togawa T, Yoshida M, Toda H, Sawahata H, Isa T, Hasegawa I, Suzuki T, Yamashita M, Sato M, Kawato M.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] Symbolization of object categories by macaque monkeys (2010)
  • Author(s): Iijima A, Hatano Y, Fujisawa N, Hasegawa I.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] Gene transfer into the primate central nervous system via antero-and retrograde infections by adeno-associated viruses (2010)
  • Author(s): Masamizu Y, Okada N, Kawasaki K, Ishibashi H, Takeda S, Yuasa S, Hasegawa I, Nakahara K.
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Book] ブレインサイエンス・レビュー2010 (2010)
  • Author(s): 長谷川功
  • Total Pages: 209-222
  • Publisher: (株)クバプロ
• [Patent(Industrial Property Rights)] 網状生体電極アレイ (2010)
  • Inventor(s): 長谷川功(寄与率60%)、鈴木隆文(同40%)
  • Industrial Property Rights Holder: 新潟大学1東京大学
  • Industrial Property Number: 特許願IVIU09001
  • Filing Date: 2010-07-30