ニホンザル道具使用学習を担う頭頂葉皮質神経回路形成を制御する脳内遺伝子の発現様式

日本猕猴大脑中控制顶叶皮层神经回路形成的基因的表达模式，该神经回路负责日本猕猴的工具使用学习

• 批准号: 13035011
• 负责人: 入來 篤史
• 金额: $ 3.84万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13035011/
• 关键词: サル; 高次脳機能; 道具使用; 神経栄養因子; 神経投射; 多種感覚統合; ニホンザル; 頭頂葉; 遺伝子発現

身体部位の空間的位置の脳内表象である身体像は、体性感覚と視覚情報を組み合わせることで形成される。我々はこれまでの電気生理学的手法を用いた研究から、ニホンザルの熊手型道具使用が引き起こす身体像変化(手の身体像が道具の先端にまで延長する)に対応すると思われる神経細胞レベルでの応答変化を示している。また、この身体像変化は視覚反応性の獲得を基盤に持つことを示唆する結果を得ている。本研究では、分子生物学的手法を用いて、身体像変化のもととなる視覚反応性獲得の分子的基盤を明らかにすることを目的とした。頭頂間溝前壁では道具使用学習により、神経可塑性への関与を示されている。zif-268やBDNFなどの発現量が増加することを見いだした。これらの発現量増加は道具使用学習時期にのみ見られ、道具使用を既に獲得したサルが実験群と同様に道具使用を行っても見られなかった。すなわち、上記遺伝子発現は道具使用の遂行ではなく、学習に依存して発現が刺激されていたことになる。さらに、道具使用訓練を受けたサルと対照動物のそれぞれに逆行性・順行性トレーサーをすることで、道具使用訓練により頭頂間溝前壁への神経投射を増加する脳領域を解析した結果、視覚関連領野からの投射が増加していた。これらのことから、道具使用訓練によって視覚野から頭頂葉体性感覚野への投射が増えることが、道具が手の延長のように感じる内観をもたらす身体像変化の基盤であるとの示唆を得た。

身体意象是身体部位空间位置的心理表征，是体感信息和视觉信息结合形成的。基于之前使用电生理学方法的研究，我们发现神经元水平上存在一种变化，这种变化似乎与使用工具引起的身体意象变化（手的身体意象延伸到工具的尖端）相对应。日本猕猴的耙形工具显示了反应的变化。我们还获得的结果表明，身体形象的这种变化是基于视觉反应能力的获得。本研究的目的是利用分子生物学方法阐明视觉反应性获得的分子基础，视觉反应性是身体意象变化的基础。顶内沟前壁已被证明通过工具使用学习参与神经可塑性。我们发现zif-268和BDNF的表达水平增加。这些表达水平的增加仅在学习使用工具期间出现，即使已经获得工具的猴子以与实验组相同的方式使用工具，也没有观察到这种表达水平的增加。换句话说，上述基因表达的刺激取决于学习，而不是工具使用的表现。此外，通过对接受工具使用训练的猴子和对照动物施用逆行和顺行示踪剂，我们分析了由于视觉相关区域的工具使用投射而导致顶内沟前壁的神经投射增加的大脑区域。增加了。这些发现表明，工具使用训练增加了从视觉皮层到顶叶体感皮层的投射，这是身体意象变化的基础，导致内省，工具感觉就像手的延伸。

项目成果

Ishibashi, H. et al.: "Tool-use learning selectively induces expression of brain-derived neurotrophic factor, its receptor trkB, and neurotrophin 3 in the intraparietal multisensory cortex of monkeys"Cognitive Brain Research. (In press).

Ishibashi, H. 等人：“工具使用学习选择性诱导猴子顶内多感觉皮层中脑源性神经营养因子、其受体 trkB 和神经营养蛋白 3 的表达”认知脑研究。

Ishibashi H, Obayashi S, Iriki A: "Cortical mechanisms of tool use subserved by multisensory integration"MIT Press (in press). (2003)

Ishibashi H、Obayashi S、Iriki A：“多感官整合促进工具使用的皮质机制”麻省理工学院出版社（正在出版）。

Hihara S, Obayashi S, Iriki A: "Rapid learning of multiple-tool usages by macaque monkeys"Physiology and Behavior. (in press). (2003)

Hihara S、Obayashi S、Iriki A：“猕猴快速学习多种工具的使用”生理学和行为。

Obayashi S, Suhara T, Kawabe K, Okauchi T, Maeda J, Nagai Y, Iriki A: "Fronto-parieto-cerebellar interaction associated with intermanual transfer of monkey tool use learning"Neuroscience Letters. (in press). (2003)

Obayashi S、Suhara T、Kawabe K、Okauchi T、Maeda J、Nagai Y、Iriki A：“与猴子工具使用学习的手动转移相关的额顶小脑相互作用”神经科学快报。

Iriki A, Tanaka M, Obayashi S, Iwamura Y: "Self-images in the video monitor coded by monkey intraparietal neurons"Neuroscience Research. 40. 163-173 (2001)

Iriki A、Tanaka M、Obayashi S、Iwamura Y：“视频监视器中的自图像由猴子顶内神经元编码”神经科学研究。