脳とこころ：認知神経科学 ネットワークと新しい視点 http://cognitivens.web.fc2.com/ 神経・臨床心理 脳とこころ：認知神経科学 ネットワークと新しい視点 http://cognitivens.web.fc2.com/

Ⅰ．脳と心：認知神経科学 １．認知神経科学とは

認知神経科学とは 認知神経科学は心、行動と脳の関係を研究する学問 最近のfMRIなどの脳機能画像技術の進歩で発展した 理系と文系が融合する研究領域である 心、行動と脳はお互いに説明し合う関係にある その意味で循環的。らせん階段のようなもの 脳機能画像法は電気・磁気を計測するものと、脳血流を測定するものがある それぞれ、長所、短所がある 現在、認知神経科学の現状は基礎研究から応用研究へ

脳機能画像法の比較 ERP MEG PET fMRI NIRS 時間分解能 ○ ○ × △ △ 空間分解能 × △ △ ○ △ 非侵襲性 ○ ○ × ○ ○ 実験の制約 ○ △ ○ × ○ 経済性 ○ × × × ○ 電気・磁気 脳血流

Ⅰ．脳と心：認知神経科学 ２．認知神経科学的心のモデル

短期的な記憶のモデル Atkinson & Shiffrin (1968) Baddeley & Hitch (1974) ワーキング・メモリ Atkinson & Shiffrin (1968) Baddeley & Hitch (1974)

今回 提案するモデル INTERNAL ENVIRONMENT Memory System EXTERNAL ENVIRONMENT Motor System Sensory System Control System EXTERNAL ENVIRONMENT Emotion System ヒトの脳機能を２つに分ける：自己の内部、外部とインタラクトする系 前者は情動・動機づけと記憶の系を持ち、後者は感覚と運動の系を持つ その２つが交わるところに認知的制御の系を考える 全体が己Self

３．脳画像法による脳機能の捉え方 ニュ－ロン活動記録との比較 Ⅰ．脳と心：認知神経科学 ３．脳画像法による脳機能の捉え方 ニュ－ロン活動記録との比較

ニューロン活動の記録 一般に、ニューロン活動の記録は限られた脳領域で行われることが多い 多くの場合、記録したニューロン活動を分類して、各タイプの比率をだす そして、各タイプのニューロンの機能を推定する ニューロンの活動を記録しているので、何を測定しているかは明瞭 しかし、他の領域のニューロンの活動に関しては一般に不明で、別の実験が必要

ニューロン活動記録研究の データの表現の例 Fujii et al., JNP02 Hoshi & Tanji, JNP06

脳機能画像法 EEG, MEGは脳の全体的な電気・磁気活動を測定、PET, fMRI, NIRSは間接的に脳活動を推定 脳全体の活性をみることができる それゆえ、脳領域間の関係、ネットワークが重要になる→EEG, fMRIにおける機能結合の重視 脳機能を単一の領域でなくネットワークで捉える 以下の講義では、認知的制御系と他の系の関係を中心に、これまでとは異なる視点から、興味深いテーマも含めて紹介する

脳機能画像研究のデータ表現 差分法 Zhang et al., JNS13 rule関連の実験 Reorder > Rehearse Blumenfield & Ranganath, JNS06

大規模ネットワーク fMRIの機能結合のデータ に基づいて、脳機能を複数 のネットワークで表現する。 左図上は7ネットワーク、下 は17のネットワークである。 様々な認知機能や精神疾患をネットワークの活動で捉えようとする。 　上の図で紫紺：視覚、青：感覚運動、緑：背側注意、紫：腹側注意、クリーム：辺縁、橙：前頭頭頂、赤：デフォルト ７ 17 Yeo et al., JNP11

大規模ネットワークによる表現 node 課題は閾値付近 の音の検出 Sadaghiani et al., PNAS15

エラーと大規模ネットワーク Neta et al., JNS15 エラーによる活性 エラーによる活性が いろいろなネットワーク にまたがっている

ネットワークの発達 Gao et al., CC15

Psychopathyとネットワーク 前頭頭頂ネットワークFPN、デフォルト・ネットワークDMN、帯状弁蓋ネットワークCON PsychopathではFPNのIPSとDMNの背側前部帯状回、楔前部、CONの前部島皮質との機能結合が減少している FPNの頭頂間溝IPSとの機能結合 　　上段がpsychopath 　　中段がNon-Psychopath 　　下段が両者の差 Filippi et al., JNS15 より広く、Menon, TICS11に総説がある

テンカンとネットワーク 発作起始時速波活動（赤丸）とネットワーク（水色） S1, S4はデフォルト・モード・ネットワーク ネットワーク内で活動が広がる 上原、他 臨床神経学2014

提案するモデル 認知的制御系と 他の系との関連 を中心に INTERNAL ENVIRONMENT Memory System EXTERNAL ENVIRONMENT Motor System Sensory System Control System EXTERNAL ENVIRONMENT Emotion System ヒトの脳機能を２つに分ける：自己の内部、外部とインタラクトする系 前者は情動・動機づけと記憶の系を持ち、後者は感覚と運動の系を持つ その２つが交わるところに認知的制御の系を考える 全体が己Self