Elucidation of the neural basis of time-flow perception by the combination of fMRI and electrophysiology in awake monkeys

结合功能磁共振成像和电生理学阐明清醒猴子时间流感知的神经基础

• 批准号: 22KJ2205
• 负责人: 田中 澪士
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2205/
• 关键词: 時間知覚; 逆再生動画; 運動予測; 認知神経科学; 認知心理学; MRI

人間は、「時間は一方向に流れる」という信念を持っているが、この感覚を脳がどのように生み出しているのかについては先行研究がほとんどない。本研究では、自然動画を通常再生で呈示した場合と、逆再生で呈示した場合の覚醒サルの脳活動を比較することで、"時が流れる感覚"を生み出す神経基盤の解明を目指している。サルを用いることで、MRI計測およびニューロン活動計測の2手法で脳活動を記録できるため、対象の神経基盤について網羅的に解明することが可能となる。本研究計画では初年度に、(1)完全非侵襲の覚醒サルfMRI計測のための独自の頭部固定手法の確立、(2)呈示する自然動画の選定、(3)MRI脳活動計測、(4)MRIデータの解析を予定していた。本年度終了時点で、1頭目のサルで(1)から(4)を完遂し、2頭目のサルで(1)から(3)の終盤まで遂行したことから、研究は概ね計画通りに進行できた。1頭目のサルのMRI実験では、上側頭溝と小脳の一部において、自然動画を順再生で呈示した場合と逆再生で呈示した場合で活動が変化することが示唆された。また、これらの脳活動の変化は、特に生物の動きに関する動画を視聴しているときに顕著だった。上側頭溝は、生物が自然な動き方をする順再生の動画に対してより強く活動を示していたことから、生物の動きは順逆を判別するための大きな手がかりの一つであると考えられる。また、予測誤差の計算に寄与していることが知られている小脳は、観察した動画中の物体が予測通りの方向に運動したかどうかを計算し、予測通りならば順再生、予測と異なれば逆再生であると判別しているのだと考えられる。以上の結果の頑健性を検討するために、現在は、2頭目のサルのMRI計測を進めている。また、(1)で確立した完全非侵襲な覚醒サルfMRI計測手法については、現在論文を執筆中である。

人类认为，“时间朝一个方向流动”，但对大脑如何产生这种感觉的先前研究很少。这项研究旨在通过比较自然视频在正常的播放中以及在反向播放中呈现自然视频时比较觉醒的猴子的大脑活动，从而阐明神经基础，从而阐明觉醒猴子的大脑活动。使用猴子可以使用两种方法记录大脑活动：MRI测量和神经元活动测量，从而可以全面阐明靶神经基础。在该研究项目的第一年中，我们计划（1）建立一种独特的头部固定技术，用于完全非侵入性觉醒猴子fMRI FMRI测量，（2）选择要介绍的自然视频，（3）测量MRI脑活动，（4）分析MRI数据。截至今年年底，第一只猴子完成（1）至（4），第二只猴子从（1）到（3）进行了进行，因此研究通常可以按计划进行。第一只猴子的MRI实验表明，当自然视频预先提前呈现并逆转播放时，高级颞沟和小脑的一部分活动变化。观看有关生物运动的视频时，大脑活动的这些变化也特别明显。上颞沟在自然运动中表现出更强的活性，因此被认为是确定生物体前进运动的伟大线索之一。还认为，已知的小脑会导致预测误差的计算，它计算观察到的视频中的对象是否沿预测方向移动，并确定如果将其预测为正向复制，并且如果与预测不同，则它是反向复制的。为了研究上述结果的鲁棒性，我们目前正在对第二只猴子进行MRI测量。此外，我目前正在写一篇有关（1）中建立的完全非侵入性觉醒猴子fMRI测量技术的论文。

项目成果

ヒトとサルの時間の方向感覚に関する神経基盤のfMRI実験による検討

使用功能磁共振成像实验检查人类和猴子时间方向感的神经基础

• 发表时间: 2023
• 作者: 橘拓孝;臺野和広;石川敦子;森岡孝満;鶴岡千鶴;尚奕;砂押正章;松浦彰;島田義也;柿沼志津子;田中澪士・羽生奈央・渡邉慶・北澤茂
• 通讯作者: 田中澪士・羽生奈央・渡邉慶・北澤茂

Neural bases of the sense of proper direction of time in humans and monkeys: a comparative fMRI study

人类和猴子正确时间方向感的神经基础：一项比较功能磁共振成像研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka R;Hanyu N;Watanabe K and Kitazawa S
• 通讯作者: Watanabe K and Kitazawa S