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東京大学大学院 情報理工学系研究科 システム情報学専攻 天野研究室(システム第六研究室)
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研究紹介

アルファ波のクロック機能

 10Hz程度の脳内振動であるアルファ波の存在は古くから知られており,注意によってその強度が変化することなどが広く知られていますが,情報処理における機能についてはまだよく分かっていません.我々は,アルファ波と同じ周波数で,視覚的な揺れ(ジター)を感じる,Motion Induced Spatial Conflict と呼ばれる錯視を用いて,アルファ波が視覚情報処理の脳内クロックとしての機能を果たしている,との仮説を検証しています.

参考文献

  • Minami, S., Oishi, H., Takemura, H., Amano, K. (2020): Inter-individual differences in occipital alpha oscillations correlate with white matter tissue properties of the optic radiation, eNeuro 7(2).
  • Minami, S., Amano, K. (2017): Illusory jitter perceived at the frequency of alpha oscillations, Current Biology 27(15), 2344–2351.
  • Amano, K., Arnold, D., Takeda, T. & Johnston, A. (2008): Alpha band amplification during illusory jitter perception, Journal of Vision 8(10): article 3, 1-8.

Decoded Neurofeedbackを用いた視知覚のメカニズム解明

 被験者に感覚刺激を与えたり,特定のタスクを行わせたりしている時の脳活動を計測し,両者の相関関係を調べることによってシステム神経科学の研究が進展してきました.相関関係から一歩進めて因果関係に迫る,すなわち知覚や行動を生み出すのに必要な脳活動を明らかにするためには,脳活動を変化させた際の知覚や行動の変化を調べることが不可欠となります.我々は,Decoded Neurofeedback法と呼ばれる方法を用いて,視知覚を生み出すのに必要十分な脳活動を明らかにすることを目標に研究を行っています.

参考文献

  • Cortese, A., Amano, K., Koizumi, A., Kawato, M. & Lau, H. (2016): Multivoxel neurofeedback selectively modulates confidence without changing perceptual performance, Nature Communications 7, Article number: 13669.
  • Koizumi, A., Amano, K., Cortese, A., Yoshida, W., Seymour, B., Kawato, M. & Lau, H. (2016): Fear reduction without fear through reinforcement of neural activity that bypasses conscious exposure, Nature Human Behaviour 1, Article number: 0006.
  • Amano, K., Kawato M., Sasaki, Y., Watanabe, T. (2016): Learning to Associate Orientation with Color in Early Visual Areas by Associative Decoded fMRI Neurofeedback, Current Biology 26(14), 1861–1866.

高磁場MRIを用いた脳機能マップの発見

 CiNetでは,高い空間解像度で脳活動を計測できる7TのMRIを完備しています.例えば,この装置を使って,今まで電気生理学的研究でも見つかっていない,皮質レイヤーごとの機能の違いの解明や新たな脳機能マップ構造の発見を目指しています.

参考文献

  • Koizumi, A., Zhan, M., Ban, H., Kida, I., De Martino, F. J., Vaessen, M., de Gelder, B., Amano, K. (2019): Threat anticipation in pulvinar and in superficial layers of primary visual cortex (V1). Evidence from layer-specific ultra-high field 7T fMRI, eNeuro 6(6).
  • Amano, K., Wandell, B., Dumoulin, S. (2009): Visual field maps, population receptive field sizes, and visual field coverage in the human MT+ complex, Journal of Neurophysiology 102, 2704-2718.

白質を介した視覚情報伝達機構の解明

 ヒトの脳では,白質と呼ばれる脳領域が遠く離れた脳領域の間での情報伝達を担っています . CiNetのMRI装置を用いて拡散強調MRIやQuantitative T1 mapの計測を行い,視覚情報伝達に関わる白質経路の特性を研究しています . 加えて,白質経路の特性とMEGや心理物理実験等の他の計測データとの関連を調べることで脳の情報伝達機構を調べる研究も行っています.

参考文献

  • Takemura, H., Yuasa, K., Amano, K. (2020): Predicting neural response latency of the human early visual cortex from MRI based tissue measurements of the optic radiation, eNeuro 7(4).
  • Minami, S., Oishi, H., Takemura, H., Amano, K. (2020): Inter-individual differences in occipital alpha oscillations correlate with white matter tissue properties of the optic radiation, eNeuro 7(2).
  • Oishi, H., Takemura, H., Aoki, C. S., Fujita, I., Amano, K. (2018): Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity, Proceedings of the National Academy of Sciences 115(48), 12289–12294.

同時性知覚のメカニズム

 ヒトは視覚,聴覚,触覚など様々な感覚器官を通して外界からの入力を得ています.それぞれの感覚情報は脳内の異なる領野において処理されますが,最終的に首尾一貫した外界の知覚を作り出すためには,感覚間の情報を統合する必要があります.この統合の際の重要な手がかりの一つが感覚入力間の時間的一致の情報です.それぞれの感覚情報からどのように時間情報(我々はタイムマーカーと呼んでいます)を抽出しているか,またそのタイムマーカーがどのようなメカニズムで比較,統合されるのかを心理実験,脳磁界計測,fMRI計測を組み合わせて調べています.   

参考文献

  • Takemura, H., Yuasa, K., Amano, K. (2020): Predicting neural response latency of the human early visual cortex from MRI based tissue measurements of the optic radiation, eNeuro 7(4).
  • Minami, S., Oishi, H., Takemura, H., Amano, K. (2020): Inter-individual differences in occipital alpha oscillations correlate with white matter tissue properties of the optic radiation, eNeuro 7(2).
  • Oishi, H., Takemura, H., Aoki, C. S., Fujita, I., Amano, K. (2018): Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity, Proceedings of the National Academy of Sciences 115(48), 12289–12294.