サル頭頂連合野における両眼視による手操作運動の制御機構

猴顶叶联合皮层双眼视觉控制手部运动的机制

基本信息

批准号：
11145238
负责人：
村田哲
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

手の操作運動をコントロールするにはターゲットとなる3次元物体についての両眼視による視覚情報とともに、遂行中の手操作運動の立体的視覚性フィードバックの情報が必要である。サルの頭頂間溝外側壁前方部にあるAIP野において手操作運動に関わるニューロン活動を記録し、特にその視覚的な性質について調べた。実験では、いろいろな形の3次元物体を用いて、それらを手で掴んで引っ張る手操作課題や物体の注視課題をサルに訓練した。この中で、物体を注視するだけの課題でも反応する対象型のニューロンは、操作の対象となる物体の3次元的な形や大きさ、傾きなどに選択的に反応し、物体の視覚的な3次元的特徴を表現していると考えられる。また、暗いところで反応がなくなるか弱くなるが物体の視覚課題では反応しない非対象型ニューロンは、操作する時の手の形がよく似ている物体で同じ程度の反応を示す傾向が認められた。そこで、非対象型ニューロンの反応をもとに多次元尺度法を用いて物体の類似性を検定すると、操作中の手の形がよく似ている物体が互いにかたまってプロットされた。以上の結果から非対象型のニューロンは、現在進行中の手の運動を視覚的に3次元的にモニターする視覚性フィードバック信号としての役割を担っていると推測された。現在、これを直接検証するために小型ビデオカメラでサルの手の運動をオンラインで撮影し、サルにモニターで自分の手の動きをみながら操作運動を行う課題を訓練中である。この課題では自分の手の運動は見えるが操作する物体は見えない条件を実現しており、物体を操作する手の映像がいかにニューロンの発火に関わっているかを検討することが可能である。さらに、2台のビデオカメラを用いてヘッドマウントディスプレイで立体映像化した手の運動をサルに見せながら手操作運動を行う訓練も行い、視覚性のフィードバックと両眼立体視との関係についても調べる予定である。

为了控制手部操纵动作，需要关于目标3D对象的双眼视觉信息以及正在执行的手部操纵动作的立体视觉反馈信息。我们记录了位于猴子顶内沟侧壁前部的 AIP 区域与手动运动相关的神经元活动，并专门研究了其视觉特性。在实验中，猴子被训练执行手动操作任务，其中它们抓住并拉动各种形状的三维物体，以及物体凝视任务。其中，物体型神经元对涉及简单注视物体的任务做出反应，选择性地对被操纵物体的三维形状、大小和倾斜做出反应，并被认为表达三维特征。此外，非目标神经元在黑暗中没有反应或反应很弱，但在物体视觉任务中没有反应，但在操作时往往会对具有相似手形的物体做出相同程度的反应。因此，当我们根据非目标神经元的响应使用多维尺度测试对象的相似性时，我们发现在操作过程中具有相似手形的对象被绘制在一起。从上述结果推断，非靶向神经元起到视觉反馈信号的作用，在三个维度上视觉监控正在进行的手部运动。目前，为了直接验证这一点，我们正在用小型摄像机在线拍摄猴子的手部动作，并在监视器上观看猴子自己的手部动作，训练猴子进行操控动作。在这个任务中，我们实现了这样一个条件：你可以看到自己的手的运动，但看不到你正在操纵的物体，并且可以检查你的手操纵物体的图像是如何参与神经元放电的。此外，我们使用两个摄像机训练猴子进行手部动作，同时在头戴式显示器上向它们展示手部动作的 3D 图像，并研究了视觉反馈和双眼立体视觉之间的关系。