行動神経生物学Ⅰ② 松島俊也 （行動神経生物学講座・松島...
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2019/5/22
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行動神経生物学Ⅰ
海馬と記憶（行動神経生物学講座・松島研）
（5－913号室）
2019年5月22日
毎週水曜日2限、5-206号室
http://www.sci.hokudai.ac.jp/bio/teacher/t-0190.php
海馬 hippocampus
H.M.の症例とエピソード記憶
海馬損傷と前向性健忘
Wilder PenfieldMontreal
Neurological
Institute
Brenda Milner McGill University
Montreal
H.M.An amnesiac
(anonymous)
H.M.の症例
Henry Gustav Molaison (New York Timesの記事より写真転載）
H.M.の症例
H.M.は1953年27才の時、重度のてんかんの治
療の目的で外科医スコルヴィルによって、両側の側頭葉切除手術を受けた。手術後、記憶障害が出現したが、これは手術後30年もたった今日でも回復していない。
・・・手術以前、20才代前半までの記憶はよく保たれていた。術後の出来事については、かかりつけの医師の顔や名前、自分のしたことは覚えられず、同じ新聞の記事を一日中あきもせずに読んでいる。読んだすぐから、片端から忘れていくのである。
前向性健忘 anterograde amnesia ＝新しい長期記憶の形成が阻害されている。
海馬＝hippocampus
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海馬＝hippocampus ひとつの脳、多くの記憶システム
海馬の両側性破壊
長期的な記憶を形成することだけが、選択的に失われる。
言語、IQ、子供の時の記憶などは正常。
短期記憶（“584, 584, 584
….”）も正常に保たれている。
H.M.の症例
584, 5846, 58461, …
作業記憶と長期記憶
H.M.の症例
鏡像描写による技能的記憶の検査
プライミング効果とサブリミナル効果Priming effect and Subliminal effect
記憶は形成されるけれど、見たという記憶はない。 2秒間隔で次から次へとたくさんの単語を読み上げる。10分後・・・ 単語の最初の3文字を提示して、読み上げた単語を思い出させる。（プライミング効果）
読み上げた単語と、読み上げていない単語を順々に見せて、「読み上げた単語＝Yes」と弁別する。
その結果、記憶障害を示す患者も正常な対照群同様のプライミング効果が見られた。
Warrinton & Weiskrantz (1974)の報告。
意識の対象にならない経験が、人間の行動（選択）に影響を与える。
プライミング効果とサブリミナル効果Priming effect and Subliminal effect
記憶は形成されるけれど、見たという記憶はない。 映画「ピクニック」の上映中に、
Eat Popcorn、Drink Coca-Cola
の文字を極めて短時間、スクリーン上に重ねて上映した。
その結果、映画館でのPopcorn
とCoca-Colaの売り上げが上がった。
J.M.Vicary (1957)の実験
意識の対象にならない経験が、人間の行動（選択）に影響を与える。
ねつ造Hoax：研究自身が実施されていなかった。
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海馬損傷による記憶障害
新しい経験を長期的に蓄えられない。
古い記憶を想起することはできる。
海馬は記憶を作る場である。
海馬は記憶を保存する場ではない。
思い出すためにも、不必要である。
新しい技能を長期的に蓄えられる。
運転の技能、ルールの修得
チェス、ハノイの塔
下條信輔「サブリミナルマインド」より
人間の記憶システムは多元的である。
長期記憶宣言的記憶（陳述記憶）
非宣言的記憶（陳述記憶）
エピソード記憶 意味記憶 運動技能知的操作（ゲーム）
連合記憶プライミング
人間の記憶システムは多元的である。
長期記憶宣言的記憶（陳述記憶）
非宣言的記憶（陳述記憶）
エピソード記憶 意味記憶 運動技能知的操作（ゲーム）
連合記憶プライミング
側頭葉を電気刺激すると・・・
Wilder PenfieldMontreal
Neurological
Institute
Brenda Milner McGill University
Montreal
H.M.An amnesiac
(anonymous)
JawTongueLips
Tru
nk
Hip
Knee
To
es
Leg, ge
nitalsH
ipTru
nk
Arm
Elb
ow
Fore
arm
Jaw
MotorSensory
側頭葉を電気刺激すると・・・
Wilder PenfieldMontreal
Neurological
Institute
半世紀以上も前に・・・
ペンフィールドの“ホムンクルス”
側頭葉を電気刺激すると・・・
Wilder PenfieldMontreal
Neurological
Institute ペンフィールドの“ホムンクルス”
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Penfieldの実験
てんかん発作（epilepsy attack）を外科的に治療する。
手術の後、深刻な後遺症（感覚や運動の障害）が起きることがあった。
あらかじめ脳部位ごとの機能が判れば、障害を最小にとどめることができる。
覚醒下で脳表面を電気刺激して、反応を調べる。
D.F.の症例（女性26才）
#22 “the one, I get before the
attack”
#23 “I hear some music…It is like
radio.” She heard an orchestra
playing the same piece of music. …
M.M.の症例（女性）
#11 “a mother calling her little boy”
(repeatedly after each electrical
stimulation…)
#12 She heard a man’s voice and a
women’s voice “down along the river
somewhere”, and she saw the river. It
was at a place “I was visiting, when I
was a child.”
#17 “In an office somewhere, I could
see the desks. I was there, and someone
was calling me, a man leaning on a desk
with a pencil in his hand.“
Penfieldの実験
電気刺激するたびに毎回、ほぼ同じ「出来事」が現実の経験のように再現される。
聴覚的・視覚的な「体験」で、過去の実体験に基づく場合が多い。
一方で、「・・・をしている自分の姿」のように、決して自分では観察できない視覚経験が引き起こされる。
側頭葉に限られる。
全体の数％のみ。
カケスの貯食行動episodic-like memory = 3Ws
エピソード記憶の再定義
動物行動を研究する意義
When I saw a chair for the first time in my life…
This is also a chair!
concept of chair
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Animal memory
Remembering
and Knowing Animals know
something, but they do
not remember events
as humans do.
E. Tulving
(1970’s)
脊椎動物の代表的な動物群は、すでに古生代に分岐していた。
では、人間型の記憶の起源は、どこまで遡れるのだろうか？
言語がなければ、エピソード記憶もないのか？
貯食行動Food cache behavior
Clayton & Dickinson (1998), Nature 395: 272-
Scrub jays
カケスの貯食行動
カケスの貯食行動
a 群のルール：「虫は腐る」 直前に虫を貯食した場合には虫を選んだ。
5日前に虫を貯食した場合にはピーナッツを選んだ。
b 群のルール：「虫は腐らない」
どちらの場合でも、虫を選んだ。
「ピーナッツ記憶の方が長持ちする」は正しい説明ではない。
c 群のルール：「隠した餌は盗まれる」
より古い餌ほど、盗まれる可能性が高い。
虫を選ぶ頻度が低下した。
カケスは「いつ」「どこに」「何を」隠したのか、記憶している。 エピソード様記憶（episodic-like memory）は、採餌行動によって進化したのか？
霊長類にも一般化できるか？
「心の理論 theory of mind」を持つこと
Sally-Anne False-Belief Task 自分（被験者）は真実を知っている。
しかし、他者（Sally）はそれを知らない。
被験者は自分の知識を無視して、他者の心を正しく推定しなくてはならない。
乳幼児（3-4才まで）や自閉症autistic (or neuro-diversity)はこの課題を解くことができない。
他方、チンパンジーは解ける、と報告された。（異論があり、未確定。）
ヒト（定型発達 neurotypical people） MPFC medial pre-frontal cortex
rTPJ right temporoparietal junction
他者の心の状態mental stateを推定して行動するとき、活動度が高くなる。
ACCg anterior cingulate gyrus
他者が受け取る利益やコストを推定するとき、活動度が高くなる。
Social Neuroscience!
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「心の理論 theory of mind」を持つこと
Food re-cashing in Scrub jays
Emery & Clayton (2001) Nature 414:
443-
貯食時に目撃者がいる場合、より高い頻度で、新しい場所にre-cashingを行う。
被験者（自分自身）が他者の隠した餌を盗んだ経験がある場合、re-cashing頻度が高い。(e)
盗む経験がない場合、re-cashing 頻度が低い。(d)
自分の経験に基づいて、他者の心の状態（mental state）を推定することができる。
カケスには、theory of mindがある。
これで十分な証明になっているか???
London Taxi Drivers and
growing hippocampus
Neural stem cell
Neurogenesis in human adult brain
Cranioscopy 骨相学後に Phrenology
(Franz Joseph Gall, 1758-1828)
• Functional localization
• Activity and size
• Brain and skull
The material (skull) tells us the
mind (brain function)
Highly influential in mid 19c
https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology
Cranioscopy 骨相学後に Phrenology
(Franz Joseph Gall, 1758-1828)
• Functional localization
• Activity and size
• Brain and skull
The material (skull) tells us the
mind (brain function)
Highly influential in mid 19c
https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology
https://en.wikipedia.org/wiki/Franz_Joseph_Gall
London-Taxi-drivers’ hippocampus
A vast amount of spatial memories are stored and used.
E.g., from home to work (or school)…
Act based on ego-centric coordinates自己中心的座標 Eyes pass only the head-centered images to the brain.
眼は自分を中心にした視覚像しか、脳に伝えていない。
Behave based on allo-centric coordinates他者中心的座標 Feel the whole world as if viewed on a Car Navigation system.
カーナビで見るように、自分を世界の中心に感じ取ることができる。
London-Taxi-drivers’ hippocampus
Scanning the size of
hippocampus
Compare taxi drivers
with people of
comparable age (control)
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London-Taxi-drivers’ hippocampus
Posterior part of HP is enlarged in a manner correlated with the time as a driver.
Size depends on the activity.
What contributed to the change?
Neurogenesis in brain of human adults
neural stem cells（神経幹細胞） Until recently (~2000), it was believed that neurogenesis ends at
early post-natal age, and no more neurons will be added. Neurons just die slowly throughout the life.
Neurogenesis has been actually reported in lungfish and songbirds (such as canary).
But, it was supposed to be special cases in special animals.
人間の脳でも神経細胞の新生は起こっている。
Patients that received
systemic application of
BrdU (bromo-
deoxyuridine) as a anti-
cancer treatment.
BrdU is taken up as a
thymidine analogue only
during the S-phase of
mitosis. BrdU positive
neurons were identified
by immunostaining.
Phrenology 骨相学(Franz Joseph Gall, 19c)
• Functional localization
• Activity and size
• Brain and skull
The material (skull) tells us
the mind (brain function)
Highly influential in mid 19c
Yes! But not very precisely
Yes!
No!
The theory was
abandoned but the ideas
revived.https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology