Role of cerebro-cerebellar interactions in adaptive behavioral control

脑-小脑相互作用在适应性行为控制中的作用

• 批准号: 21H04810
• 负责人: 田中 真樹
• 金额: $ 26.46万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04810/
• 关键词: エラー検出; 大脳小脳連関; 学習機構; 眼球運動; 非ヒト霊長類; 行動戦略; エラー信号; 小脳歯状核; 補足眼野; LFP; 霊長類; 適応制御

「慎重を要する状況における行動の制御に外側小脳と前頭葉皮質の機能連関が関与する」との作業仮説を検証する。突然現れる視覚刺激と反対方向に眼球運動を行うアンチサッカード課題をサルに訓練し、その次の試行で視覚刺激に向かうプロサッカードの潜時が延長することを行動抑制の指標として一連の実験を行う。実験は動物実験委員会の承認を受けて行う。計画通り、令和4年度から2頭のサルにアンチサッカード課題を訓練して小脳歯状核から記録を行うとともに、補足眼野の硬膜上に置いたボール電極や脳内に刺入した多点電極から局所場電位（LFP）記録を行っている。小脳核後部からアンチサッカードのエラー直後に成功試行と異なる活動を示すニューロンを記録するとともに、補足眼野からエラー関連電位を記録している。令和４年度には、予想していなかった大きな進展があった。まず、エラーを増やすためにプロサッカードに反応時間の制限を設けたところ、エラーに関与する同じ小脳核ニューロンが潜時に応じて段階的に活動を変化させることを発見した。反応時間が短いことを要求する課題と長いことを要求する課題でこの関係は逆転し、これらのニューロンが反応時間にもとづいたエラー確率を符号化している可能性が考えられる。また、小脳核の電気刺激によってSEFで誘発される応答を多点電極による局所場電位で調べたところ、小脳歯状核背側部と腹側部でSEFへの投射先の層が異なるらしいことを見出している。さらに、課題中に硬膜表面で記録されるエラー関連電位の各成分は、大脳皮質各層である程度分離して記録されることが明らかになりつつある。今後、データを蓄積してこれらの点を確認する必要がある。また現在、別個体で小脳プルキンエ細胞に興奮性オプシンを発現させ、小脳核での光刺激による応答性を調べる予備実験を進めており、今後、訓練個体での光刺激実験にむけて準備を進める。

我们将测试以下工作假设：外侧小脑和额叶皮层参与敏感情况下的行为控制。一系列实验中，猴子被训练执行反眼跳任务，其中眼球运动向与突然出现的视觉刺激相反的方向进行，并且在下一次试验中，将眼跳向视觉刺激的潜伏期延长作为行为抑制的指标。实验将在动物护理和使用委员会的批准下进行。按照计划，从 2020 年开始，我们训练两只猴子执行反眼跳任务，并从小脑齿状核记录，以及放置在辅助眼场硬脑膜上并插入大脑的局部场电位。 (LFP) 记录是从多点电极执行的。发生反眼跳错误后，立即从小脑后核记录显示出与成功试验不同的活动的神经元，并从辅助眼场记录与错误相关的电位。 2020财年，出现了一些我们没有预料到的重大发展。首先，当他们对前跳设定反应时间限制以增加错误时，他们发现参与错误的相同小脑核神经元根据潜伏期逐渐改变其活动。对于需要短反应时间和长反应时间的任务，这种关系是相反的，这表明这些神经元根据反应时间编码错误概率。此外，当我们研究通过使用多点电极的局部场电位电刺激小脑核在 SEF 中引起的反应时，我们发现投射到 SEF 的层在小脑的背侧和腹侧部分之间似乎不同我正在寻找齿状核。此外，越来越清楚的是，在任务期间在硬脑膜表面记录的错误相关电位的每个分量在某种程度上分别记录在大脑皮层的每一层中。未来需要积累数据并确认这些点。此外，我们目前正在开展在不同动物的小脑浦肯野细胞中表达兴奋性视蛋白的初步实验，以检查小脑核对光刺激的反应性，并为将来训练动物的光刺激实验做好准备。

项目成果

サルの適応行動に伴う皮質－線条体経路の信号伝達の素早い変化.

猴子适应性行为期间皮质纹状体通路信号传输的快速变化。

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡田研一;田中真樹
• 通讯作者: 田中真樹

カンデル神経科学第２版 第35章「視線の制御」

坎德尔神经科学第二版第35章“凝视控制”

• 发表时间: 2022
• 作者: Satomi Komori;Yasuyuki Saito;Taichi Nishimura;Hiroki Yoshida;Risa Sugihara;Tomoko Takai;Takenori Kotani;Yoji Murata;Takashi Matozaki;田中真樹（邦訳）
• 通讯作者: 田中真樹（邦訳）

行動モニタリングと適応制御における大脳小脳連関の役割

小脑小脑连接在行为监测和适应性控制中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 安部楓;岡田研一;田中真樹
• 通讯作者: 田中真樹

Rule of cerebro-cerebellar interaction in error monitoring and adaptive control.

误差监测和自适应控制中脑-小脑相互作用的规则。

• 发表时间: 2022
• 作者: Abe K;Okada K-I & Tanaka M.
• 通讯作者: Okada K-I & Tanaka M.

Functional linkage between medial frontal cortex and cerebellum in behavioral error detection

行为错误检测中内侧额叶皮层和小脑之间的功能联系

• 发表时间: 2022
• 作者: Abe K;Okada K-I & Tanaka M.
• 通讯作者: Okada K-I & Tanaka M.