大脳前頭連合野における仮想上の動作プランが認知と運動の統合過程に果たす役割

额叶联合皮层虚拟运动计划在认知-运动整合过程中的作用

• 批准号: 08J56651
• 负责人: 山形 朋子
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J56651/
• 关键词: 視覚運動変換; 前頭連合野; 運動前野; 到達運動; 電気生理学; 認知; 運動制御; サル

当該年度は,仮想上の動作プランを形成することが必要な運動と,一方で見えている物に手を伸ばすという直接的な運動の違いに着目し,2つの認知-運動統合過程において,前頭前野と運動前野を中心とする前頭連合野がどのように関与するかを調べた.2つの過程はそれぞれ「抽象的動作」と「視覚空間」の視覚情報を用いることで検証した.被検体に「抽象的動作」と「視覚空間」を表す視覚指示に基づいた到達運動課題を行わせ,被検体の運動前野から神経細胞活動を記録して視覚指示への応答を調べた.運動前野の神経細胞は「視覚空間」の指示によく応答した.一方で「抽象的動作」の指示には運動前野背側部(PMd)がよく応答した.「視覚空間」情報は90ミリ秒でPMdと運動前野腹側部(PMv)に到達したが,「抽象的動作」は150ミリ秒でPMdに到達した.また,運動前野は記録半球とは対側の「視覚空間情報」に強く応答する傾向があったが,「抽象的動作」の指示内容である「左右」には,左(対側)指示や右(同側)指示への優先的な応答傾向はなかった.これらの結果により,運動前野は「視覚空間」と「抽象的動作」の情報を異なる経路から受け取ることが示唆された.また,PMdとPMvが空間情報に基づく直接的な運動に,PMdが抽象的動作に基づいて仮想上の動作プラン形成を介した運動に主要な役割を果たすことが示唆された.この成果は欧文専門誌Journal of Neurophysiology誌に筆頭著者として発表した.前頭前野については仮想上の動作プラン形成においてモニタリング機能を果たすことが明らかになりつつあり,その成果は当該年度において国内外の学会で発表した.また,前頭前野と運動前野の比較により2領域の並列した情報処理様式が示されつつあり,本研究を通して,認知と運動の統合過程における情報処理機構に関して機能的な示唆を提供することができた.

本财年，我们重点研究了需要形成虚拟运动计划的运动与直接运动（例如伸手去拿可见的东西）之间的区别，我们重点研究了以额叶皮层为中心的额叶联合皮层如何这两个过程分别使用来自“抽象运动”和“视觉空间”的视觉信息。我们通过让受试者根据代表“抽象运动”和“视觉空间”的视觉指令执行到达运动任务，并记录受试者前运动皮层的神经元活动以确定前运动神经元对视觉指令的反应来验证这一点。皮层对“视觉空间”指令反应良好，而背侧运动前皮层（PMd）对“抽象动作”指令反应良好。 “间隔”信息在 90 毫秒内到达 PMd 和腹侧前运动皮层 (PMv)，而“抽象运动”信息在 150 毫秒内到达 PMd。就“抽象运动”的指令内容“左右”而言，有优先响应左（对侧）和右（同侧）指令的倾向，没有趋势。这些结果表明，前运动皮层从不同的途径接收“视觉空间”和“抽象运动”信息。此外，PMd和PMv接收基于空间信息的直接运动，而PMd被认为这起着主要作用。通过基于抽象动作形成虚拟动作计划，在动作中发挥作用。该成果发表在欧洲语言杂志《Journal》上。前额叶皮层在虚拟运动计划的形成中发挥的监控功能已日渐明确，该结果于同年在日本国内外的学术会议上发表。前运动皮层在这两个区域表现出并行的信息处理方式，通过这项研究，我们能够就认知和运动整合过程中的信息处理机制提供功能建议。

项目成果

Comparison of neuronal activity in three subareas of the dorsal premotor cortex

背侧前运动皮层三个分区神经元活动的比较

• 发表时间: 2009
• 作者: Darwish WS;Morshdy AE;Ikenaka Y;Ibrahim ZS;Fujita S;Ishizuka M.;中山義久
• 通讯作者: 中山義久

動作概念に基づいた動作プラン形成における外側前頭前野の機能的関与

外侧前额叶皮层在基于运动概念的运动计划形成中的功能参与

• 发表时间: 2009
• 作者: El Bohi KM;Hashimoto Y;Muzandu K;Ikenaka Y;Ibrahim ZS;Kazusaka A;Fujita S;Ishizuka M.;中山義久;山形朋子
• 通讯作者: 山形朋子

Processing of Visual Signals for Direct Specification of Motor Targets and for Conceptual Representation of Action Targets in the Dorsal and Ventral Premotor Cortex

• DOI: 10.1152/jn.00452.2009
• 发表时间: 2009-12-01
• 期刊: JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY
• 影响因子: 2.5
• 作者: Yamagata, Tomoko;Nakayama, Yoshihisa;Hoshi, Eiji
• 通讯作者: Hoshi, Eiji