20160409 murakami

医療情報システム研究室
脳機能イメージング N 班
【文献調査】
Brain activity correlates diﬀerentially with increasing
temporal complexity of rhythms during initialisation,
synchronisation, and continuation phases of paced finger
tapping
村上晶穂
廣安知之
2016 年 04 月 09 日
タイトル
1
脳活動は指タッピングの開始時，同期中，継続時の一時的なリズムの難しさに相関する
著者
2
PA Lewis, AM Wing, PA Pope, P Praamstra, and RC Miall
出典
3
Neuropsychologia, vol.42, no.10, pp.1301–1312, 2004
アブストラクト
4
ヒトの運動系の活性は，動かした手足の数，動きの数，そして時間的変化の数の点での複雑さと相関している
ことが示されてきた．ここでは，タッピング課題を使用して一時的な複雑さ，つまり異なった間隔で生成される
シーケンスと脳活動の相関を調査している．私たちのタスクは 3 つのフェーズに分けられる．運動の選択と開始時
(initiate)，外部の聴覚の合図と同期するタップ動作時 (synchronise)，そして聴覚の合図なしでの継続的なタップ
動作時 (continue) である．synchronise と continue を比較すると，これまでの指タッピングの神経画像結果と同様
のパターンを示した．continue において，SMA と大脳基底核の活性が synchronise のタッピングよりも大きくなっ
た．パラメトリック解析より，補足運動野 (SMA と preSMA)，PMC，大脳基底核，前頭前野背外側部 (DLPFC)
とその他の領域内でタップ開始時に複雑さと相関する活動が明らかになった．synchronise 中の相関的な活動は，
SMA，背側と腹側の PMC，右 DLPFC，そして右一次運動野で観察された．左の角回が p ＜ 0.05 で synchronise
中に活性していたが，continue 中には p ＜ 0.01 で相関が認められなかった．initiate 中と synchronise 中の両方で
の腹内側前頭前野の活性はタップ動作の一時的なエラーや修正に関連付けられる一方で，preSMA と PMC の活動
は，タイミングパラメータの選択に関連することを示唆している．この continue 中の一時的な複雑さに対して相
関する活性がないことは，タイミング同期の学習が一度されると，外部の合図がない状態で継続的なタッピング
を行うタイミング制御に調整が行われないことを示唆している．
キーワード
5
finger tapping, rhythm, initiate, synchronize, continue, timing, time perception,
6
6.1
参考文献
脳機能イメージングの研究から，動作の変化が脳活動に与える影響を示唆している．
[1] Harrington, D. L., Rao, S. M., Haaland, K. Y., Bobholz, J. A., Mayer, A. R., Binderx, J. R. et al.,
(2000). Specialized neural systems underlying representations of sequential movements. Journal of Cognitive
Neuroscience, 12, 56-77.
6.2
リズムの指タッピング課題では，他のパラメータを用いてシーケンスの間隔を変化させている．
[2] Wing, A. M. (2002). Voluntary timing and brain function: An information processing approach. Brain
and Cognition, 48, 7-30.
6.3
ペースのある刺激を用いる課題は，感覚運動皮質と小脳が関与している．
[3] Jancke, L., Loose, R., Lutz, K., Specht, K., Shah, N. J. (2000a). Cortical activations during paced
finger-tapping applying visual and auditory pacing stimuli. Brain Research and Cognitive Brain Research, 10,
51-66.
[4] Lutz, K., Specht, K., Shah, N. J., Jancke, L. (2000). Tapping movements according to regular and
irregular visual timing signals investigated with fMRI. NeuroReport, 11, 1301-1306.
[5] Rao, S. M., Harrington, D. L., Haaland, K. Y., Bobholz, J. A., Cox, R. W.,
Binder, J. R. (1997).
Distributed neural systems underlying the timing of movements. The Journal of Neuroscience, 17, 5528-5535.
[6] Rubia, K., Overmeyer, S., Taylor, E., Brammer, M., Williams, S. C., Simmons, A. et al., (2000). Functional frontalisation with age: Mapping neurodevelopmental trajectories with fMRI. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 24, 13-19.
6.4
脳活動に関連した動きを調査するには，学習した要素を除くことが大切である．
[7] Jenkins, I. H., Brooks, D. J., Nixon, P. D., Frackowiak, R. S., Passingham, R. E. (1994). Motor sequence
learning: A study with positron emission tomography. The Journal of Neuroscience, 14, 3775-3790.
[8] Penhune, V. B., Doyon, J. (2002). Dynamic cortical and subcortical networks in learning and delayed
recall of timed motor sequences. The Journal of Neuroscience, 22, 1397-1406.
6.5
複雑な動きに対するいくつかの研究がなされている．
[9] Boecker, H., Dagher, A., Ceballos-Baumann, A. O., Passingham, R. E., Samuel, M., Friston, K. J. et al.,
(1998). Role of the human rostral supplementary motor area and the basal ganglia in motor sequence control:
Investigations with H2 15O PET. Journal of Neurophysiology, 79, 1070-1080.
[10] Catalan, M. J., Honda, M., Weeks, R. A., Cohen, L. G., Hallett, M. (1998). The functional neuroanatomy
of simple and complex sequential finger movements: A PET study. Brain, 121(2), 253-264.
[11] Harrington, D. L., Rao, S. M., Haaland, K. Y., Bobholz, J. A., Mayer, A. R., Binderx, J. R. et al.,
(2000). Specialized neural systems underlying representations of sequential movements. Journal of Cognitive
Neuroscience, 12, 56-77.
[12] Haslinger, B., Erhard, P., Weilke, F., Ceballos-Baumann, A. O., Bartenstein, P., Grafin, v. E. et al.,
(2002). The role of lateral premotor-cerebellar-parietal circuits in motor sequence control: A parametric fMRI
study. Brain Research and Cognitive Brain Research, 13, 159-168.
6.6
dPMC と小脳が活性部位であると最も一般的に報告されている．
[13] Harrington, D. L., Rao, S. M., Haaland, K. Y., Bobholz, J. A., Mayer, A. R., Binderx, J. R. et al.,
(2000). Specialized neural systems underlying representations of sequential movements. Journal of Cognitive
Neuroscience, 12, 56-77.
[14] Haslinger, B., Erhard, P., Weilke, F., Ceballos-Baumann, A. O., Bartenstein, P., Grafin, v. E. et al.,
(2002). The role of lateral premotor-cerebellar-parietal circuits in motor sequence control: A parametric fMRI
study. Brain Research and Cognitive Brain Research, 13, 159-168.
6.7
最近の研究では，運動の選択と開始が直接運動性能に関与していない．
[15] Large, E. W., Fink, P., Kelso, J. A. (2002). Tracking simple and complex sequences. Psychological
Research, 66, 3-17.
6.8
実行中のタイムキーパーの使用を可能にする．
[16] Large, E. W., Fink, P., Kelso, J. A. (2002). Tracking simple and complex sequences. Psychological
Research, 66, 3-17.
[17] Picard, N., Strick, P. L. (2001). Imaging the premotor areas. Current Opinion in Neurobiology, 11,
663-672.
[18] Rowe, J. B., Passingham, R. E. (2001). Working memory for location and time: Activity in prefrontal
area 46 relates to selection rather than maintenance in memory. Neuroimage, 14, 77-86.
[19] Vorberg, D., Wing, A. M. (1996). Linear and quasi-linear models of human timing behaviour. In H.
Heuer, S. Keele (Eds.), Handbook of perception and action (vol. 2, pp. 181-262). New York: Academic Press.

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