随意運動の発現における大脳前頭葉内の階層的情報処理機構

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神経生理学的研究では、前年度に引き続き、行動課題を遂行中の被験体より細胞活動の記録を行った。今年度は記録部位を前頭前野に広げることにより、前頭葉を構成する3領域(前頭前野、運動前野、一次運動野)からの記録を完了させた。オフライン解析によって、細胞活動を詳細に検討したところ、各領野が営む機能は大きく異なることが分かった。1.前頭前野には、視覚物体情報に基づいた動作選択の過程が反映されていた。2.運動前野には、選択された動作内容情報を実際の動作に変換する過程が反映されていた。3.一次運動野には、これらの過程への関与は見出されないが、特定された運動を遂行する際に顕著な活動を示す細胞が多数見出された。以上の結果は、前頭葉内に機能的な階層構造が有ることを明らかにした。神経解剖学的研究では、運動前野にシナプスを越えて伝搬する性質のあるトレーサーを注入することによって、複数のシナプスを跨いだスケールでの前頭葉内のネットワーク構造を解析した。一連の解析の結果、運動前野はシナプスを複数跨いだレベルで前頭前野の幅広い領野より入力を受け取ることが明らかとなった。従来の知見と併せることにより、前頭前野から運動前野へ、そして、運動前野から一次運動野へと至る階層性に関する構造的基盤が明らかとなった。従って、本研究を通して、随意運動の発現過程における前頭葉内の階層的情報処理機構に関して、構造的かつ機能的な証拠を提供することができた。