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。

人类相信“时间朝一个方向流动”，但之前很少有人研究大脑如何产生这种感觉。在这项研究中，我们的目的是通过比较清醒猴子在正常播放和反向播放自然视频时的大脑活动，来阐明产生“时间流逝感”的神经基础。通过使用猴子，可以通过MRI测量和神经元活动测量两种方法记录大脑活动，从而可以全面阐明受试者的神经基础。在这个研究项目的第一年，我们将（1）建立一种独特的头部固定方法，用于完全无创的清醒猴子功能磁共振成像测量，（2）选择要呈现的自然视频，（3）测量磁共振成像大脑活动，（ 4) 计划对 MRI 数据进行分析。截至本财年末，第一只猴子已完成步骤（1）至（4），第二只猴子已完成步骤（1）至（3），因此研究总体上按计划进行。在第一只猴子身上进行的核磁共振实验表明，当自然视频以正向和反向播放时，颞上沟和小脑部分的活动会发生变化。此外，当观看生物移动的视频时，大脑活动的这些变化尤其明显。颞上沟在向前播放动物以自然方式移动的视频时表现出更强的活动，这表明动物的运动是确定向前向后运动的主要线索之一。此外，已知对预测误差的计算有贡献的小脑计算观察到的视频中的对象是否沿预测的方向移动，认为确定其正在反向播放。为了检验上述结果的稳健性，我们目前正在对第二只猴子进行 MRI 测量。此外，我们目前正在撰写一篇关于（1）中建立的清醒猴子的完全无创功能磁共振成像测量方法的论文。

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