大脳皮質運動野のベータ脳波は知覚情報を表現するか

大脑皮层运动皮层的β脑电波代表感知信息吗？

• 批准号: 22K07316
• 负责人: 渡辺 秀典
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K07316/
• 关键词: ベータ波; 大脳皮質運動野; 認知行動; 脳波位相; 光遺伝学; Phase-Amplitude Coupling; デルタ・シータ波; 高ガンマ波; オプトジェネティクス(光遺伝学); 位相ロック

大脳皮質の運動野の神経活動は実際の運動と密接な関係があり，運動制御に直接的な役割を果たすと考えられてきた．一方で運動野で特徴的に観測されるベータ波については視覚刺激応答がある事実から何を表現するのか不明な点が多い．本課題ではベータ波発生時に大脳皮質運動野を刺激した場合の神経・行動応答を記録することでベータ波の生理学的意味を明らかにする．刺激の有無に応じた応答を比較し，ベータ波の生理学的意味の一つとして大脳皮質における機能領域部位に依存しない脳の柔軟な情報表現を提案する．逐次的な本研究計画において設定された実験動物(サル)の課題訓練とウイルスベクターの製作を終了し，中間目標を当該年度において達成した．サルはベータ波が特徴的に発生する運動準備期間に視覚刺激を提示され，視覚刺激の別に応じた行動を要求される弁別課題を習得した．ウイルスベクターは光感受性タンパクを発現させる光遺伝学ツールで神経刺激に使用される．以上から研究実施計画における実験準備を完了した．また神経刺激を伴わない過去に記録されたデータを詳細に解析したところ視覚刺激に応じたデルタ・シータ波帯域位相と高ガンマ波振幅の同期(Phase-Amplitude Coupling,PAC)を発見した．PACは潜在的な注意に関与する前頭眼野と運動計画の役割を担う運動前野において，運動準備期間中の視覚提示刺激に対して一過性に出現した．本結果は注意を伴う視覚情報を運動計画に変換する機構が皮質領域間を横断して並列的に存在する可能性を示唆する．振動的神経活動による皮質機能領域を交差する並列的な神経情報処理は，本申請における振動的神経活動による脳の柔軟な情報表現の提案として全脳的視点からの大局的支持となる．

Big 脳 cortex の movement field の 経 activity は god be interstate の movement と contact な masato is が あ り, motion suppression に directly な "を cut fruit た す と exam え ら れ て き た. A wild で で movement of 徴 に 観 measuring さ れ る ベ ー タ wave に つ い て は 覚 stimulation 応 answer が あ る things be か ら what を performance す る の か unknown な が い more. This topic で は ベ ー タ wave when born 発 に big 脳 cortex movement field を stimulus し た occasions の 経 · action 応 god answer を record す る こ と で ベ ー タ wave の physiology mean を Ming ら か に す る. Stimulate の presence of に 応 じ た 応 answer を し, ベ ー タ wave の physiology means の つ と し て big 脳 cortex に お け る に dependent function field parts し な い 脳 の soft な intelligence performance を proposal す る. Successive な this study plan に お い て set さ れ た be 験 animals (サ ル) の subject training と ウ イ ル ス ベ ク タ ー の making を し, the end of the intermediate goal を when the annual に お い て reached し た. サ ル は ベ ー タ wave が of 徴 に 発 raw す る movement during preparation に 覚 stimulation を prompt さ れ, 覚 stimulation の don't に 応 じ た を action request さ れ る chemical を don't subject acquisition し た. ウ イ ル ス ベ ク タ ー は light sensitivity タ ン パ ク を 発 now さ せ る light heritage 伝 learn ツ ー ル で 経 stimulate に god use さ れ る. The above た ら research implementation plan における experimental preparation を is completed た た. ま た god 経 stimulus を with わ な past record に い さ れ た デ ー タ を detailed analytical し に た と こ ろ 覚 stimulation に 応 じ た デ ル タ · シ ー タ wave 帯 domain Phase と high ガ ン マ wave Amplitude の period (Phase - Amplitude Coupling, PAC) を 発 see し た. PAC は potential な note に masato and す る eyes wild と movement plan ahead before you cut を bear う の service wild に お い て, movement during the preparation of の 覚 prompt stimulation に し seaborne て transient に appear し た. This result は note を with う visual 覚 intelligence を game plan に variations in す る institutions が を transection between cortical areas し て coordinate に exist す を る possibility in stopping す る. Vibration of god 経 activity に よ る cortical functional areas を job す る coordinate な god 経 intelligence 処 は, this application に お け る vibration god 経 activity に よ る 脳 の soft な intelligence performance の proposal と し て 脳 point of view all か ら の overall support と な る.

项目成果

シカゴ大学(米国)

芝加哥大学（美国）

Event related phase-amplitude coupling and inter-trial phase coherence in ECoG at the frontal eye field and premotor cortex.

额叶眼区和前运动皮层 ECoG 中事件相关的相位幅度耦合和试验间相位相干性。

• 发表时间: 2022
• 作者: Sosuke Harigae;Hidenori Watanabe;Hajime Mushiake;Masashi Aoki.
• 通讯作者: Masashi Aoki.

Mapping of the macaque brain using optogenetics and fMRI

使用光遗传学和功能磁共振成像绘制猕猴大脑图

• 发表时间: 2022
• 作者: Chiken S;Sano H;Goda N;Watanabe H;Hasegawa T;Koketsu D;Kobayashi K;Kikuta S;Fukata Y;Fukata M;Mushiake H;Sadato N;Fukunaga M;Nambu A
• 通讯作者: Nambu A

Phase modulations of the β oscillation by optogenetic activations in the monkey primary motor cortex coupled with visual stimulus.

猴子初级运动皮层中的光遗传学激活与视觉刺激相结合对 β 振荡进行相位调制。

• 发表时间: 2022
• 作者: Hidenori Watanabe;Kazutaka Takahashi;Kobayashi Kobayashi;Nicholas G;Hatsopoulos;Hajime Mushiake.
• 通讯作者: Hajime Mushiake.

Three-dimensional microelectrode array with optical stimulation for modulating neural network dynamics in the monkey motor cortex during a reaching task.

具有光刺激的三维微电极阵列，用于在到达任务期间调节猴子运动皮层的神经网络动力学。

• 发表时间: 2022
• 作者: Hidenori Watanabe;Kazutaka Takahashi;Kenta Kobayashi;Nicholas G. Hatsopoulos;Hajime Mushiake.
• 通讯作者: Hajime Mushiake.