Functional role of the macaque frontopolar cortex for 'thought experiment' during sleep and awake resting state

猕猴额极皮层在睡眠和清醒休息状态下“思维实验”的功能作用

基本信息

批准号：
22K18665
负责人：
宮本健太郎
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18665/
关键词：
前頭極睡眠反実仮想思考実験霊長類メタ認知マカクザル

项目摘要

睡眠時・安静覚醒時にはマインドワンダリングと呼ばれるタスクの計画・実行に従事しない期間がある。ぼんやりしていると形容される状態であるが、顕著に脳活動が増大する脳領域も存在する。本研究は、この期間が思考実験に相当し、マカクサルの機能的MRI実験によって代表者が過去に同定した「新奇性に対するメタ認知判断（無知の知）」に関わる前頭極領域が、睡眠時・安静覚醒時の経験（記憶）の再生、反実仮想、または半事実的思考に重要な役割を果たすという仮説を、マカクサルを対象とした神経生理学実験を通じて因果的に検証することを目標とする。この目標に向けて、2022年度は、サルの全脳活動を機能的MRI法と脳波（EEG）記録法を用いて同時計測する技術を開発した。そして、覚醒・睡眠の間の状態変化とも大きく関連のある「意識の消失」・「意識の回復」に伴う全脳神経回路動態を調べた。その結果、本研究課題でターゲットとする前頭極の神経活動が、意識の状態を反映して調節されており、覚醒状態の変化に伴って他の脳領域との機能的結合をダイナミックに変動させていることが明らかになった。また、本研究課題で、サルでの実証を目指している「睡眠時の思考実験が睡眠後の新奇連合課題に影響する」というアイデアを、健常ヒト成人においても検証する連想課題を開発した。その課題に基づいた予備的な行動実験を開始した。思考実験に対する前頭極の役割についてのアイデアをまとめた査読付き総説論文が米国Cell PressのTrends in Cognitive Sciences誌より出版された。

在睡眠和安静的清醒状态下，有一个称为走神的时期，在此期间，大脑不参与计划或执行任务。尽管这种情况被描述为心不在焉，但大脑的某些区域的大脑活动显着增加。在这项研究中，这一时期对应了一个思想实验，而额极区参与了“新颖性的元认知判断（无知的知识）”，代表人物之前在猕猴的功能性核磁共振实验中发现了这一点，我们的目标是因果检验通过对猕猴进行神经生理学实验，假设猕猴在休息和清醒时重放经验（记忆）、反事实思维和半事实思维方面发挥着重要作用。为了实现这一目标，我们在 2022 年开发了利用功能性 MRI 和脑电图 (EEG) 记录同时测量猴子全脑活动的技术。然后，我们研究了与“意识丧失”和“意识恢复”相关的全脑神经回路的动态，这与清醒和睡眠期间的状态变化密切相关。结果，作为本研究目标的额叶神经活动受到调节以反映意识状态，并且其与其他大脑区域的功能连接随着清醒状态的变化而动态变化。此外，在这个研究项目中，我们开发了一项联想任务来测试“睡眠期间的思维实验影响睡眠后新的联想任务”的想法，我们的目标是在猴子和健康的成年人中证明这一点。我们根据该任务开始了初步的行为实验。 Cell Press 的《认知科学趋势》杂志发表了一篇经过同行评审的评论论文，总结了额极在思想实验中的作用。