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。

我们检验了这样的假设：“侧向小脑和额叶皮层之间的功能联系参与了在谨慎情况下控制行为。”培训猴子可以执行反扫视任务，这些任务朝着与视觉刺激的突然出现相反的方向执行眼睛运动，并作为行为抑制的指标进行了一系列实验，而在下一项试验中延长了视觉刺激的良好潜伏期。该实验将在动物护理委员会的批准下进行。按计划，自2022年以来，已经对两只猴子进行了反扫视任务的培训，并且正在从小脑齿状核以及局部场电位（LFP）记录中执行记录，该录音（LFP）录音中，位于补充眼球的硬脑电极上，插入了插入大脑中的辅助眼球和多电极。从后小脑核记录反ac误误误后，立即从成功试验中显示出不同活性的神经元，并从补充的眼场记录了与误差相关的电位。在2022年，我们从未想到过一些主要发展。首先，我们设定了对acad的响应时间限制，以增加误差，并发现与该误差有关的相同小脑核神经元根据潜伏期改变了其活性。这种关系在需要较短的反应时间和需要较长反应时间任务的任务之间逆转，并且这些神经元可能会根据反应时间编码误差概率。此外，当使用多点电极使用局部场电势对小脑核的电刺激引起的SEF诱导的响应时，发现对SEF的投影靶标的层在小脑齿状核的背侧和腹侧部分似乎有所不同。此外，很明显，在任务期间记录在硬脑膜表面上的误差相关电位的组件在大脑皮层的每一层中以某种程度的分离记录。将来，我们将需要积累数据以确认这些要点。我们目前正在进行初步实验，其中兴奋性蛋白在小脑Purkinje细胞中的单独个体中表达，并检查小脑核中对光刺激的反应，并为训练个体中的光刺激实验做准备。

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.