詳細未定

動物は、環境が変化すると、行動を変化させることによって環境に適応する。 この行動適応に、前頭連合野がどのような役割を果たしているかを明らかにす るため、行動学習課題を行っている最中のサルの前頭連合野の内側部と外側部 から、単一神経細胞活動を記録した。この課題では、正解を示す正のフィード バック刺激をサルに教える視覚ブロックと、正負のフィードバック刺激に基づ いて正しい行動を学習する行動学習ブロックとが交互に繰り返された。行動学 習ブロックにおいては、行動結果を示すフィードバック刺激が呈示された時 に、行動価値の予測誤差を表現する神経細胞が、前頭連合野内側部に多く見ら れた。また、行動結果を確実に予想することができないとき、フィードバック 刺激が呈示されるタイミングに向かって活動を徐々に上昇させる神経細胞が、 前頭連合野内側部と外側部の両方に見られた。この活動は、先に内側部に現 れ、続いて外側部にも現れた。視覚ブロックにおいては、正のフィードバック 刺激を教えるために呈示した刺激が新奇なときに特異的に強い応答を示す神経 細胞が、前頭連合野外側部に多く見られた。これらの結果は、（１）行動結果 に基づいて行動を評価し、次の行動の調整を導くプロセスに、前頭連合野内側 部が主に寄与すること、（２）不確実な行動結果に対する能動的注意によって 行動評価を促進するプロセスに、前頭連合野内側部から外側部への情報の流れ が重要であること、そして（３）起こした行動とは無関係に生じた環境変化の 検出には、前頭連合野外側部が主に寄与すること、を示唆している。

記憶に関する可塑性神経回路において、長期増強（LTP）や長期抑圧（LTD）に関 する研究がなされてきた．近年では、時間タイミング依存性の可塑性（STDP； Spike-timing dependent synaptic plasticity)が報告され (Bi et al. 1998)， 理論と実験の橋渡しとして注目を集めている．しかし，神経回路の構造を考慮し た可塑性誘導の検討はいまだ十分にはなされていない．
そこで本発表では、海馬ニューロンの情報処理への抑制性細胞の影響に着目し、 以下の３つの生理実験結果（及びモデルシミュレーション）を紹介する．

(1)デンドライトにおけるSTDPの場所依存性

(2)細胞近位・遠位部の時系列情報処理の違い

(3)細胞遠位部の情報処理への近位部入力の影響

そして神経回路の構造に基づく新たな統合的記憶情報処理様式の考察をおこなう．

青斑核は脳幹第4脳室近傍，橋被蓋の吻側に両側性に位置する核であり， ノルアドレナリンを含有する脳内で最も大きな核として知られている．この核の 大きさはサルでも2-3mmと，非常に小さな神経核であるが，広範な脳領域に投射 することで，生体にさまざまな影響を及ぼすし，さらに認知的要素を含んだ様々 な課題で賦活することが明らかになってきている．我々は眼球運動課題遂行中の サル青斑核から神経細胞活動を記録し，この核が刺激に基づいた目的的な運動出 力に関与することを見つけた．また，この信号が皮質のどの領域から伝達される のかを調べるために，青斑核に逆行性トレーサーを注入したところ，青斑核は前 頭皮質のうち前頭眼窩野および前部帯状皮質から直接投射を受けていることが 判った．本談話会では，青斑核の認知機能に関する役割を生理学的及び解剖学的 に紹介するとともに，青斑核から入力を受けている背外側前頭前皮質におけるノ ルアドレナリンの役割に関しても論じたい．

眼球、首、体の運動などの自己運動によって生ずる広視野運動情報（visual flow）は、姿勢の制御、歩行や乗り物の運転など自己運動の制御および自己と周囲の空間把握のためにきわめて重要な役割を果たす。マカクザル等の霊長類では、広視野運動情報はV1,MTからMST野にいたる経路における視覚運動情報の段階的統合を経て、MST野背側部に存在する特定のvisual flowモードに選択的に反応する細胞群によって検出・分析されていると考えられている。本研究では、

（１）visual flow 認知特性およびvisual flowの長時間呈示によって引き起こされる運動残効の認知特性が、MST野細胞の神経活動とどのように対応するのか

（２）MT野からMST野へ運動情報はどのように統合されるのか

（３）広視野コヒーレント運動認知特性が順応刺激の種類にどのように依存するのか

以上の３つの問題について、ニホンザルのMST野およびMT野における神経細胞のvisual flowに対する反応特性とvisual flowに対するヒトの知覚特性を比較しながら検討した。

　人間の視知覚がいつ，どのようなメカニズムによって成立するのかについては，近年数多くの研究が行われているものの，その詳細は明らかになっていない．そこで本研究では，視覚刺激に対する反応時間（Reaction time: RT）と脳磁図（magnetoencephalography: MEG）を同時計測し，Integratorモデルを用いて，脳活動の変化からRTの変動を説明することを試みた．本モデルではMEG反応を時間積分し，その値がある閾値を越えると刺激の検出がなされるものと仮定した．ランダムドットのコヒーレンス変化刺激と赤／緑グレーティング刺激を使用し，それぞれのコヒーレンシー，色コントラストを変化させた．その結果，運動刺激に誘発されるMT野の反応にIntegratorモデルを適用するとコヒーレンス変化に伴うRTの変化を非常によく説明できることが明らかになった．さらに，試行間変動，すなわち同一の運動刺激に対する検出の可否や，RTの長短をMEG反応の変化によって説明することに成功した．一方，色刺激に誘発されるMEG反応は，V1/V2の反応をIntegratorへの入力に用いるとRTの変化を完全に説明できないのに対し，V4の反応を入力に用いるとRTの変化をよく説明できた．これらの結果から，高次視覚野における応答の時間積分が一定の値を超えた時に，視覚刺激に対する検出がなされることが示唆された．
　講演の後半では，Motion induced spatial conflict（色差のみによって定義された境界の運動と輝度差によって定義された境界の運動を空間的に近い位置に配置すると，前者の境界がjitterして知覚される現象，Arnold and Johnston, 2003）によるillusory jitterの知覚とMEGの関係を調べた研究を紹介し，知覚速度の違いによって生じた空間的な位置ずれを，視覚系が脳内の振動周波数（アルファ波）に基づいて補正している可能性について考察する．

私たちは日常生活において，意識的にせよ無意識的にせよ，行動の際に適切な運動が実行されたか，そして適切に環境が変化したかどうかを予測，評価している．この過程はセルフ・モニタリングの一部をなしており，これらに寄与する神経活動を反映する事象関連電位成分が近年，注目されてきている．事象関連電位は脳波の一種であり，言語，知覚，高次認知処理や運動処理に寄与する皮質活動をミリ秒レベルの高い時間分解能で捕捉することができる．
　この行動の予測と評価を反映する事象関連電位成分のうち，反応選択課題において刺激を見て正反応を計画したにも関わらず，誤反応してしまった場合，反応直後に生じる成分をError related negativity（ERN）と言う．これは実際の運動遂行によって抹消神経から戻ってくる感覚フィードバック情報と，行動遂行によって遠心性コピーという運動内容についての情報とのミスマッチを反映すると考えられている．また、行動遂行によって働きかけた環境が変化する際，期待に反する結果が生じた場合にはError feedback negativityという成分が生じる．例えば，ギャンブルゲームなどで行動遂行した後，金銭の損失などの結果が呈示された際に出現する．いずれの成分も，前部帯状皮質という情動と認知に寄与する脳部位から出現していることが知られており，期待情報と反応情報・環境からのフィードバック情報の比較照合と情動的評価処理がほぼ同時刻にこの部位で行われていると考えられている．
　私はこれまで，後者のError feedback negativityについて，被験者に呈示する結果の情動的価値や，結果の予測に対する確信を操作したり，他者の行動の結果が自分に帰属する場合での振舞いなどといった，この成分の基礎的な側面を明らかにする検討を行ってきており，今回はそうした研究を紹介したい．
　また，Error feedback negativityは多様な領域で応用できる可能性を持っている．例えば，私が行っている精神疾患患者を対象とした研究では，統合失調症患者ではこの成分の振幅が低下しており，自己の行動によってもたらされた環境の変化に対する自己関与性の低さを反映していると思われた．他方うつ病患者では振幅が増大しており，期待不一致の評価に対する情動的反応が過剰という病的な悲観的認知を反映していると思われた．このように，精神疾患の精神病理を神経科学的に裏付けられる可能性がある．また、Error feedback negativityが強化学習の報酬予測誤差信号の神経活動を示しているという報告や，乳児（6〜9ヶ月児）において文脈に反する環境変化が起こった場合に出現するという報告があり，計算論的神経科学や発達研究に応用できる可能性があり，それらについても論じたい．

動物が社会生活を営むには、仲間の認識能力は不可欠である。社会性昆虫のアリで は、巣ごとに異なり且つ巣仲間に共通する体表の炭化水素分子群の混合パターン（コ ロニーラベル）を巣仲間の識別に利用するため、羽化したばかりのアリが社会に適応 するためには、さまざまな刺激の中からコロニーラベルを認知し、自らの体表炭化水 素成分をそれに合わせることが絶対要件となる。我々は、クロオオアリで顕著に観察 できる、羽化後まもない時期に遭遇した体表ラベルを「巣仲間」として刷り込むプロ グラム学習に注目し、その能力の脳基盤を明らかにしたいと考えている。今回のセミ ナーでは、これまでの我々の研究から明らかになりつつあるクロオオアリの脳の特徴 についてお話ししたい。

In contemporary research in the neurosciences extensive spatiotemporal data sets are recorded, reflecting the electromagnetical, metabolical or chemical processes in neural assemblies, from the level of single cells to the entire brain. Such data sets pose new challenges for quantitative analysis. We will discuss how state-space modelling can be applied to this situation, with particular emphasis on two aspects, namely dynamical source estimation and independent component analysis.

これまで，シナプス強度変化はカルシウム濃度の絶対量にもとづいて決定される ものとしてモデル化されてきたが，しかしそのようなモデル化では，スパイクタ イミング依存性可塑性(STDP)のもつ特性を再現できないことが指摘されてきてい る．そこで，我々はまずSTDPの時間的特性を分析することで，これらの欠点が生 じないようなモデルを提案した．このモデルをNEURONシミュレータを用いて検討 した結果，シナプス強度変化のタイミング依存性や初期値依存性をうまく再現で きていることがわかった．また初期値依存性が生じる原因についての検討も行っ た．今回の発表ではこれらの結果についての報告とともに，現在進めている，よ り生理条件に近いプロトコルを用いてのモデルの検討についての報告も行いたい．