脳科学辞典

「前帯状皮質」の版間の差分

ページ

前帯状皮質 (ソースを閲覧)

2013年4月1日 (月) 15:26時点における版

35,471 バイト除去 、 2013年4月1日 (月)
細
編集の要約なし
細編集の要約なし
細編集の要約なし
1行目: 1行目:
英語名：anterior cingulate cortex  
英語名：anterior cingulate cortex  


１．帯状皮質運動野の位置大脳半球の内側部に、補足運動野（SMA）と前補足運動野（Pre-SMA）以外に、もう一組の運動領野がある。内側面を見ると、脳梁のすぐ上部にある、帯状溝より下で内側面に出ている皮質は、帯状回と名付けられている（Vogt et al., 1987）。帯状回は大脳辺縁系に属する、いわゆる古い皮質であり、新皮質である帯状皮質運動野はそこには含まれない(Morecraft et al., 2004, 2012)。すなわち、帯状回(cingulate gyrus)と帯状皮質運動野cingulate motor area: CMA)は、解剖学的にも生理学的にも別の領域である。CMAは前後に２領域、吻側帯状皮質運動野（rostral CMA: CMAr、ブロードマン24野）と尾側帯状皮質運動野（caudal CMA: CMAc、ブロードマン23野と6c野）に分けられている（Picard and Strick, 1996）。Pre-SMAの下方で、前後レベルでの位置関係の対比では皮質表面の弓状溝後端から前方に位置しているCMAr、それより後方でSMAのすぐ下に位置する CMAcである。また、最近の分類ではCMAcは、帯状溝を挟んで、背側に位置するCMAd (6c野)と腹側のCMAv（23c野）の２つに分類されることが多い (Dum and Strick, 1991, 2002, Picard and Strick, 1996)（図１）。CMAcおよびCMArの体部位局在（再現）は、手と脚の領域が分かれることが知られているが、加えて、帯状皮質にも眼球運動調節に関与するる領域 (cingulate eye field) が存在することも議論されている（He et al.,1995, Paus et al., 1993, 2001, Picard and Strick, 1996, Wang et al.,2004）。ヒトおよびサルで、CMAr と CMAc の境界はほぼVCA line（level of the anterior commissure) に相当する。ヒトとサルの大脳半球内側部における運動関連領野（SMA, Pre-SMA, CMAr, CMAc）の位置はかなり相同性が高い(Dum and Strick, 1991, Picard and Strick, 1996, 2001)。
　前帯状皮質（the anterior cingulate cortex, ACC）は、大脳半球内側面の前方部に存在する、帯状溝周辺および帯状回の領域であり、ブロードマンの24野、25野、および32野に相当する。前帯状皮質は解剖学的に、あるいは機能の違いから、3つの領域に分類される。それらの領域の名称を表に示す。ACCは特にヒトにおいて、担う機能の違いから、行動モニタリングおよび行動調節に関わる領域、社会的認知に関わる領域、および情動に関わる領域に大きく分かれる（Amodio and Frith, 2006； Vogt, 2005）。
　前帯状皮質背側部（dACC）、すなわち中帯状皮質前方部（aMCC）は行動モニタリングに関わる（Ridderinkhof et al., 2004）。行動モニタリングにはコンフリクトモニタリングおよび行動成果モニタリングが含まれる。ヒトのdACCはStroop color-naming課題におけるように、2つ以上の行動を同時に惹起しうる状況（コンフリクト）において高い活動を示す（Botvinick et al., 1999）。またヒトのdACCは2つの行動から1つを選択して金銭を獲得する課題において、金銭獲得および金銭損失に関わる活動を示す（O'Doherty et al., 2001）。
　前帯状皮質背側部（dACC）、すなわち中帯状皮質前方部（aMCC）は行動調節にも関わる（Ridderinkhof et al., 2004）。dACC内部で帯状溝周囲に存在する、サルの吻側帯状皮質運動野（the rostral cingulate motor area, CMAr）は、報酬に基づく行動調節に関わる。報酬量に基づき2つの行動から1つを選択する課題において、サルのCMArは、報酬が減少し、且つ、サルがもう一方の行動に切り替える際に、活動を高める（Shima and Tanji, 1998）。同様の活動がヒトのdACCにおいても認められる（Bush et al., 2002; O'Doherty et al., 2003）。報酬結果に基づく行動調節は、期待された報酬と実際の報酬の差（報酬予測誤差）を基盤にして説明される（Sutton and Barto, 1998）。サルのCMArは、2つの行動のうち、報酬獲得に至る1つを探索する課題において、報酬予測誤差を反映する活動を示す（Matsumoto et al., 2007）。さらにサルのCMArは、報酬獲得のための随意的行動調節において、報酬予測の手がかりとしての、自己の行動の時系列（行動文脈）を反映する活動を示す（Iwata et al., 2013）。
　サルのCMAr は運動そのものに関連する活動も示す。CMArは上肢運動の際に活動を示し、その活動は自己発動性の運動の時に、刺激誘導性の運動の時と比べ、より高い（Shima et al., 1991）。
　ヒトの前帯状皮質膝前部（pACC）は社会的認知に関わる（Amodio and Frith, 2006）。社会的認知には自己に関する判断、ヒトに関する判断、および他者の意図・信念の想像（メンタライジング；心の理論）が含まれる。pACCは、提示された言葉が自己に当てはまるのかどうかを判断する課題において、高い活動を示す（Johnson et al., 2002）。またpACCは、提示された形容詞がヒトに関わる名詞の前に来うるのかどうかを判断する課題において、高い活動を示す（Mitchell et al., 2002）。さらにpACCは、false belief課題（メンタライジング課題）において、被験者が物語を読んだ後、登場人物の意図・信念に関する質問に答える際に、高い活動を示す（Fletcher et al., 1995）。
　ヒトの前帯状皮質膝下部（sACC）、pACC、およびdACCは、それぞれ異なる情動に関わる（Vogt, 2005）。悲しみ・喜びの表情を提示される課題において、sACCは悲しい表情の提示の際、pACCは喜ばしい表情の提示の際、活動を高める（George et al., 1995）。dACCは、恐れの表情あるいは恐れの声の提示を受けて、活動を高める（Dolan et al., 2001）
ACCは痛覚にも関わる。ヒトのACCにおいては、経皮温度刺激による痛覚を反映する活動はdACCを中心にみられ、内臓伸展刺激による痛覚を反映する活動はpACCを中心にみられる（Vogt, 2005）。さらにヒトのACCは、他人が経験する痛みに関連して活動を示す（Keysers et al., 2010）。例えば、ヒトのACCは、他人が痛みを経験していることを知らせる手がかり刺激を目にする際、痛みを経験する他人の顔を目にする際、あるいは痛々しい状態の手あるいは足を目にする際に、活動を高める。またヒトのdACCは、社会的疎外の経験で生じる不快感（社会的痛み）を反映する活動を示す（Eisenberger, 2012）。
　以上をまとめると、ACCは特にヒトにおいて、担う機能の違いから、行動モニタリングさらには行動調節に関わるdACC、社会的認知に関わるpACC、および情動に関わるsACCの3領域に、大きく分けることができる。


２．帯状皮質運動野と神経回路帯状皮質運動野に関する神経回路の特徴は、大脳辺縁系からの情報を強く受けていることである（Vogt and Gabriel, 1993）。大脳辺縁系の要である帯状回と多くの神経接続があり、海馬、扁桃核、視床下部などの皮質下の組織からの情報が入ってくる。また、前頭前野からは外側部だけでなく内側部、眼窩部からの入力もある(Luppino et al.,1993, Lu et al., 1994, Morecraft and Van Hoesen, 1993)。一方、Takadaら (2004) の最近の研究は、前頭前野からCMArへの直接入力はそれほど濃密ではなく、むしろ運動前野の前背側部、前腹側部を介しての入力が主体ではないかと主張している(see also Hatanaka et al., 2003)。帯状皮質運動野からの出力としては一次運動野、高次運動野に広範に出力する(Dum and Strick, 2002, He et al., 1995, Wang et al., 2001, 2004)。この回路をみると、情動や身体情報、そして内的な欲求や動機付け情報と、運動野における動作の企画や指令とを結びつける位置に帯状皮質運動野が据えられている、と考えることが可能である。また、前頭前野からの入力は帯状皮質運動野への多くの情報の流れを制御しているという見方も可能である。
執筆者：岩田　潤一、嶋　啓節、虫明　元
 
３．帯状皮質運動野の使われ方当初、帯状皮質運動野は、Hutchins ら（1988) による解剖学の研究によって、その存在が想定された。その後、帯状皮質運動野が実際にどのように使われているのかを、Tanji研究室 (Shima et al., 1991) での細胞活動の解析によって研究された。彼らは、まず、第一に単純な運動系を設定して（サル前肢を使っての、自己発動性運動課題と外刺激トリガー性運動課題の遂行）、活動の基本的特性を調べた。明らかになったことは、多くの帯状皮質の細胞活動が、主動筋の筋活動に先行する活動を示すことであった。また、動作の指示信号を視覚、聴覚、体性感覚の信号で与えると、いくつかの前部および後部帯状皮質運動野の細胞は反応するが、その信号の有する物理特性に対する選択性は強くなかった。他方、動作の種類や方向などを指示すると、動作の企画や実行過程にも明瞭な反応が見られるが、動作のパラメターに関する特性も、他の運動野ほど明瞭ではない（Hoshi et al., 2005）。つまり、帯状皮質運動野は動作出力の細目（ディテール）にはあまり関与しないことを示している。むしろ、運動課題遂行中、信号がどのタイミングで入力し、運動出力がいつ出されたかというエポックをモニターするのに適した細胞特性と考えられる。このことは、帯状皮質運動野の特性を十分に引き出せる認知・運動課題を設定しないと、帯状皮質運動野が真に果たしている機能を反映する活動は見ることができないことを意味している。
 
４．吻側帯状運動野皮質の機能 4-１：報酬情報に依拠した動作選択吻側帯状皮質運動野、特にCMArが果たしている機能に最初に言及した研究の一つにShima and Tanjiの論文 (1998)がある。彼らは、動作選択を外的に指示されるのではなく、サル自らが主体的に選択を行う条件を導入した。動作選択自体は単純化し、ハンドルを押すか、回すかのどちらかを選択する実験設定とした。大切な事は、どちらを選択するかを明示する信号が存在せず、もっぱらサル自身が選択の決定をするということである。第2の工夫は、動作選択の手がかりを、報酬というもので与えたということである。つまり、動作の結果、得られた報酬の量の変化を察知して、それを判断材料にして動作選択を行うという状況設定である。ここで大切な事は、報酬そのものがハンドルを押すか、回転するという動作を明示するものではなく、報酬の変化がサルの動作選択に対する対処の変えるという点である。具体的な課題設定は以下のようになっている。最初サルが選択する動作はハンドルを押す、あるいは回す、のどちらかで、“trial-and-error”で正解の動作を見つける。当初は、みつけた正しい動作を繰り返す度に一定量のジュースを報酬として与える。次に、何回か繰り返すとジュースの量が一定の割合で減っていく。このモードに入ると、動作を切り替えない限り、報酬は減少していく。すなわち、サルは報酬量の減少を察知し、動作を切り替えることを要求される。言うまでもなく、報酬量が減少してないときに動作を変更するとエラー（エラー信号の呈示）となり報酬はゼロになる。この課題を正確に遂行できるようになった段階でCMArとCMAc の細胞活動を調べた。ここで注目する時期は、減少した報酬を受け取ってから、動作を切り替えるまでの間であり、その間にどのような細胞活動が出現するのか、という点である。結果は非常に興味深いもので、その時期にのみ活動する細胞がCMArで非常に多く認められ、CMAcでは殆ど認められなかった。すなわち、CMArにおいて、報酬の量が減少して動作の切り替えを行った時に限定して、報酬出現後に顕著な活動の上昇が認められた。しかし、報酬が一定量であった時や、動作選択の切り替えのない場合には報酬に対する活動変化は認められない。なお、動作を切り替えに先行しての細胞活動には、大きく分けて４種類あり、報酬出現後短時間 (約１秒間) の応答（A）, 比較的、長い時間の応答（約２－３秒間）（B）, 次の動作開始まで待機期間中持続する応答（C）, 切り替えられた動作開始に向かって漸増する活動（D）,である。これら４種類（A－D）の細胞応答をリレーすることによって、報酬減少の察知から動作の切り替えへと、CMAr内で情報を繋いでいることが想定される（図２）。この結果から、CMArは報酬情報を随意的な動作選択を文脈依存性に行うために使っていると解釈される。つまり、帯状皮質運動野、特にCMArは本能行動の制御系ではなく、報酬由来の内的情報に依拠するアクションの選択（action change、及び action persistenceの両方を意味する）へと導く、いわゆる高次運動領野として機能していると考えられる。この帯状皮質運動野（CMArとCMAc）にムシモールを微量注入し機能脱落を生じさせると、課題遂行にどのような変化が見られるかを観察した。その結果、CMArに可逆的破壊を加えると、サルは報酬量が減っているにも関わらず（報酬量はほぼ“０”になっている）同一の動作を繰り返したり、あるいは逆に、報酬は100%の量（一定量）をもらい続けているにも関わらず、動作を切り替えたりする。面白い事に、そのような状態でも、音指示信号を使って動作の切り替えを要求した際には正確な行動応答をし、サルは全く問題なく（ほぼ100% の正答率）違う動作への変更ができる。したがって、報酬情報を手掛かりにして、自らの判断で行うことに帯状皮質運動野が関与していることを示している。なお、CMAcへのムシモールの注入ではサルの課題遂行に影響は認められない。興味深いのは、Shima and Tanji (1998)が用いた認知課題をヒトにも適用し、Bushら（2002）はf-MRIで、Williamsら（2004）はヒト前部帯状皮質（ACC：anterior cingulate cortex）から単一細胞活動を記録し、この領域が報酬関連情報をアクション・動作選択にリンクする場所であることを支持する結果を提示している（Reward maximizing 仮説と名付ける）。このように、報酬情報に影響されて動作の選択の仕方を変えるということは、個体の decision making の重要な部分を占めていると思われるが、脳がどうようにして報酬情報を来るべきアクションに結びつけているかについて、いろいろな観点から多くの研究がなされている（Amiez et al., 2006, Matsumoto et al., 2007, Kennerley et al.,2004, Hadland et al., 2003, Hayden and Platt, 2010, Quilodran et al., 2008, Rangel et al., 2008, Schultz et al., 1997）。現在、学習理論を基盤としての、報酬による行動修飾や行動学習のメカニズムに関する研究が帯状皮質領域のみならず、精力的になされている (Hayden et al., 2011, Platt and Glimcher, 1999)。
 
4-２：吻側帯状運動野皮質の他の機能 CMArは前部帯状皮質（ACC）の中で相当広い皮質領域を占めている。先に述べた、報酬に基づくアクション、或いは動作の選択という機能以外にも、CMArは多くの働きを担っていると思われる。実際、広い領野であるACCがどのような認知機能に関与しているのか、あるいは、より狭い領域の担う機能の特殊性・区分（segregation）の有無など、細かな点については、ほとんど不明である。ACC（CMAr ?）について、最近、主に４つの説が提唱されている。第一は、Conflictへの関与（Conflict monitoring）であり、殆どの研究はヒトでの脳画像診断法を用いての研究である。被験者に課している課題は Flanker task あるいは[[ストループ課題]]、或いはその変形であることが多い。この説を唱えた最近の仕事の中の一つにCohenらの研究がある(Botvinick etal., 1999, 2001, 2004, )。応答を促す指示もしくは信号に二組の相反する組み合わせがあり、その矛盾を乗り越えて動作を行うときに、ACCが役割を果たすという考え方で、魅力的な説として広まったが、真にConflictを明示できる課題設定になっているのか、Conflict以外の、他の解釈の余地を残さない課題構築（問題設定）になっているのかという問題点がある。具体的には、課題の困難性（degree of difficulty）の程度の反映との区別、あるいはエラー反応との明瞭な区別のできる課題設定になっているのか、という問題点を解決できてないように思われる。従って、これまでの研究で、帯状皮質運動野の細胞活動で報告されてきた、限定的解釈の困難なエラー様反応を、異なる観点・局面から見ているにすぎないのでは、という考え方を排除することは難しい。これはConflict monitoring説を唱える研究に共通した問題点かもしれない。総括すると、現時点では、CMArはConflict monitoringに直接的には関与していない、という考えが有力であるように思われる(Ito et al., 2003, Roelofs et al., 2006 )。第二は、一連の行動の中で、外界で何が起こり、そして自己が何を行ったかをモニターする機能である。特に、外界の事象と自分の動作が一連の時系列をなすことに意味がある場合に、その時系列のどこまで進行したかを逐次モニターすることは大切である。そのモニター機能をACCが果たしているという考えで、ヒトの脳イメージング研究 (Walton et al., 2004) はその仮説を支持する。最近のShidara and Richmond (2002)のサルでの研究もこの仮説を支持する結果であると考えられる。彼らは、サルが報酬を得るまでの手順を制御し、CMArの細胞活動が報酬までの手順の長短に依存して変化することを明示した(see also Toda et al., 2012)。第三は、動作のディテールは抜きにして、何らかのアクションを開始しようという意識の発動、 もしくは実質的始動がこの領域の活動の上昇に起因するという考え方である（Lauら、2004）。Hoshiら（2005）のサル内側前頭皮質での実験結果もこの説を裏付けており、SMAおよびPre-SMAに比較して、多くのCMAr細胞の運動プランニング時の活動は特定の運動パラメター（使用する左・右の手、到達すべき左・右のターゲット）に依存しないことを明示している。第四はError monitoring への関与で、ACCが動作や反応の エラー を探知・認識しているとする説で、古くから論じられている。サルでの細胞活動での研究 (Ito et al., 2003, Niki and Watanabe, 1976)、およびヒトでのf-MRIでの研究（Holroyd et al., 2004, Ullsperger and von Cramon, 2004）から多くの研究者が言及している。しかし、CarterとCohenらのグループ（Botvinick et al., 2004, Carter et al., 1998）は、ヒト f-MRIでの研究で、それを否定している。彼らは、ACCの活動は、確かに被験者が間違った反応をした際に上昇するが、同じ部位の活動上昇が response competition の状況でも認められることから、この反応はエラー それ自体を反映しているのではなく、エラー が起こるかもしれないという状況を反映している、という考えを提示している（Conflict monitoring 説に含まれる）。最後に、帯状回が本来担っている本能行動の発現のためには、海馬と扁桃体で統合された情報が帯状回に入力し、次いで脳幹に出力される系が考えられる。従って、これまで述べてきたような帯状皮質運動野を含む運動関連皮質、わけても高次皮質領域の関与は少ないものと考えられる。
 
５．尾側帯状皮質運動野の機能尾側の帯状皮質運動野（CMAc）の機能については、現在のところ大部分が明らかにされてない。解剖学的にこの領域はCMArよりも密に運動関連領域と神経連絡がある。特に、第一次運動野、および脳幹、脊髄との結合は強く、CMArが高次の認知的側面に深く関与するのに比較して、CMAcは運動の出力側にあり、階層的に低いレベルにあることが推察される。帯状皮質に運動野が存在する可能性はStrick研究室 (Hutchins et al., 1988) での解剖学的実験により提起され、つづいて、Tanji研究室 (Shima et al., 1991, Wang et al., 2001, 2004) とRizzolatti研究室 (Luppino et al., 1991, Matelli et al.,1991)で、生理学的および解剖学的同定がなされ、CMAcとCMArに分類された。シンプルな運動課題を用いて確認したCMAcの細胞活動は一次運動野と大きな違いはなかった。最近のRichardsonら(2008)の研究では、動的に変化させた環境で帯状皮質運動野の細胞活動がどのように適応するかを調べた実験で、CMArは視覚指示信号に応答する細胞が多いのに対し、CMAcの細胞活動はforce-field の変化に影響を受けることを明らかにしている。Crutcherらのグループ はjoystickでの視覚ターゲット到達課題遂行中のCMAc（CMAd とCMAv）の細胞活動を記録し、方向選択性活動の存在、加えて、その活動はSMAと類似であったことを報告しており、CMAd, CMAc, SMA の３部位は、運動遂行に関して類似の関与（parallel information processing）をしているという議論を展開している(Crutcher et al., 2004, Backus et al., 2001, Russo et al., 2002)。しかし、視覚誘導性到達課題がCMAcとSMA の機能特徴を明示するのに相応しいか否かを考える必要があるように思われる。このように、現時点では、CMAcの特徴的機能は十分解明されているとは言えないものの、今後、色々な仮説を設定して、ヒトでのf-MRI実験、サルでの細胞活動の分析および破壊実験がなされることにより、この部位が果たしている責任機能の解明が期待される。
 
６．ヒト帯状皮質の機能に関する神経科学知見解剖学的には、先に紹介したサルでの特徴と相同である。動物実験（サル）と機能画像法のメタ解析から前後、二つの領域に分かれることが示されている(Picard and Strick 1996)。ヒトの脳ではVCA line より後方を後方帯状皮質（caudal cingulate zone ：CCZ）,それより前方を前方帯状皮質（rostral cingulate zone ：RCZ：ACCと相同）と呼ぶ。RCZは、さらに前後の２領域、RCZpとRCZaに分けられ、それぞれ異なる働きをしていると考えられている(Carter et al., 2000, Picard and Strick, 1996, 2001)（図３）。RCZの後方に位置するCCZは、動作の構成や実行への関与が示唆されており、RCZは、より認知的な働きに関与すると考えられる。一方、RCZpとRCZaに関する研究はまだ途に就いた段階で、其々の機能については今後の研究をまたなければならないが、RCZpは入力情報に基づく反応選択、RCZaはそれに先行する情報の評価への関与などが推測される。最近、主にヒトf-MRIでの研究でも、RCZという呼称に代えて、ACCと表記したり、或いはACCの背側部（dorsal division）に強い活動が局在することが多いため、その場合には、より限定的領域として dACCと表記する論文も多数ある。 CCZに関して、比較的初期のPassingham 研究室のFinkら（1997）の脳イメージング法（positron emission tomography）を用いての研究がある。彼らはシンプルな足の屈曲・伸展、および手首の内転・外転遂行時の脳活動を測定し、大脳半球内側面ではSMAに加え、CCZ (CMAvとCMAd) の活動が上昇することを明らかにした。その後、Stephan ら（1999）はCCZに関して、両手動作との関連性を調べるために、両手動作が同相か、それとも反対の相で動かすかというような両手の連続または同時運動時の動作解析を行った研究で、帯状皮質に傷害を持っている患者では、両手動作の時間的適応に障害が認められることが分かった。また片手動作を行うときに他の手の動作も誘発されてしまう片手の独立性の障害も認められることを報告している。加えて、同様の両手の運動課題を用いて、健常者での脳機能的画像研究も行った結果、両手の同相か逆相の運動かに依存して帯状皮質運動野で活動差が認められたことを報告している。Debaereら（2004）は両手協調運動の学習の際に、前頭前野、右運動前野は学習と伴に低下するが、左運動前野、帯状皮質運動野は、学習とともに増加する傾向にあったことを示している。これらの知見は、CCZが新規に協調運動を学習することに関与することを示唆している。 両手動作の制御に関しても、視覚手がかりで行う外的誘導両手課題か、記憶に基づく内的誘導両手課題かで、活動に差がみられた（Debaere et al., 2003）。外的誘導性の両手課題では、運動前野、小脳皮質、上頭頂連合野でより活動が強く、逆に内的誘導性の両手課題では、帯状皮質、補足運動野、下頭頂連合野、基底核、小脳核で活動が強かった。この結果は、同じ両手運動でも、その要求・条件に依存して、多くの異なる領野で分散的に制御されている事を示唆している。一方、ACC は、動作あるいは運動の制御というより、認知的な要素が付与された、より複雑な課題遂行時に活性化される。例えば予想される行動結果に基づいた行動選択や、自分の行動結果をモニターすること、いわゆるAction monitoringに関係していることが報告されている（Debener et al., 2005, Fujiwara et al., 2009、Magno et al., 2006）。例えば、最近のFujiwaraら（2009）のFree-choice task を用いての研究は、報酬（Reward）、あるいは罰（Punishment）で、それぞれ特異的に活動が上昇する領域が帯状皮質に存在することを報告している。この課題では、被験者の選択した deck (一組のカード) 毎に、それぞれ、お金がもらえる（報酬）、或いは、お金を失う（罰）状況が設定されている。それぞれの状況で選択的に活動が上昇した部位は、報酬に関しては、ACC の前方部 (RCZaに対応)とCCZに、罰についてはACCの中央部 (RCZa) と後方部（RCZc）の2ヶ所に位置しており、報酬と罰に関連する領域は、大部分、重複していないことを明示している。加えて、彼らのメタ解析は、報酬と罰に関連する二領域は、それぞれポジティブな感情、およびネガティブな情動や精神的な痛み（Eisenberger et al., 2003, Raij et al., 2005, Singer et al., 2004）を引き起こす際に活動の上昇がみられる部位と重複することを示唆している。一方、別の観点からの研究で、Marsら（2005）は、Trial-and-Errorよる視覚運動連合学習時に、現在の感覚―運動連関から期待される行動結果と一致するかどうかという内的エラーと、新たな状況で外から与えられる外的フィードバックとしての外的エラーが想定され、学習時期によって、エラーのタイプが変化する事を論じており、帯状皮質の前方領域(ACC)でこのようなエラーに対する反応が学習時期に応じて変化していくことを見いだした（Mars et al., 2005）。 Stroop task, あるいはFlanker taskなどの、反応が拮抗する（付随する状況が被験者の正しい反応を妨害する）課題遂行時にヒトACCの活動の上昇がみられることから、この領域が、個体が直面している色々な状況での拮抗状態をモニターするとするConflict monitoring説を提唱する多くの報告がある（Abutalebi et al., 2011, Carter et al., 1998, Botvinick et al., 1999, 2004, Kerns et al., 2004, Weissman et al., 2005）。しかし、この説には反論も多く(Ito et al., 2003, Roelofs et al., 2006 )、現時点でその結論は出ておらず、今後の研究の推移が待たれる。最近、Brown and Brever (2005) はChange signal task (Stop-signal task の変法) を用いて、興味深い結論を導き出している。課題の概要は、high-error condition と low-error condition を設定し、後者に比べ前者の状態（モニター上の画像の色の違いで報せる）では、被験者が同じ反応をしてもエラーと判定される確率が上昇している。ACC の活動はhigh-error condition でより高くなり、興味深いのはhigh-error condition では、100% 正解の条件（状況）でもACCの活動は有意な上昇を示していたという結果である。彼らは、ACCの機能として、 活動の上昇をConflict monitoring、 あるいはError detectionと解釈するより、より一般化された、Error-likelihood の状態を反映した活動と捉える方がより実態に適合していると主張している。 MacDonaldら（2000）も ACCは行動評価過程に関わっており、行動調節過程には外側前頭前野が関与するとする結果を示している。その研究では、前頭前野の内側領域と外側領域は機能的な違いがあるが、拮抗解決には機能的連関をもって両領域が協調的に働いていることを示唆している。作業記憶課題への影響に関して、背外側前頭前野の損傷で顕著な障害を起こす事が知られているが、ACCの損傷では影響が少ないことから、ACCは記憶情報の保持というより、行動結果とその評価に依拠して自身の行動の調節をすることに関与していると思われる。すなわち、Action value に基づくAdaptive coding、或いは、より直接的に、時々刻々報酬が最大になるようなアクションを選択するという意味でReward maximizingという表現が可能かも知れない（see also Jocham et al., 2009）。このReward maximizing仮説を支持する知見として、ACCが報酬に基づくアクションの変更に関与することを示す興味深い研究結果が報告されている（Bush et al., 2002, Williams et al., 2004）。特に、Williamsら（2004）はヒトdACCから記録した単一細胞活動の多くが、報酬の量が減少し、将来行なうアクションが変更される前の待機期間中の発火頻度が、特異的に上昇することを示している。さらに、同一の被験者で、この領域を切除すると、報酬に基づくアクションの切り替えが正確にできなくなることを報告している。最近の総説では、ACCが意図から行動への変換に関与する可能性が述べられている(Paus, 2001)。また、Ridderinkhoff ら（2004）は、望ましくない結果の検出と他の前頭前野領野との連携による行動調節機能にACCが関与している可能性を提示している。
 
<br>引用文献
 
Abutalebi J, Della Rosa PA, Green DW, Hernandez M, Scifo P, Keim R, Cappa SF, Costa A (2011) Bilingualism tunes the anterior cingulate cortex for conflict monitoring. Cereb Cortex in press
 
Amiez C, Joseph JP, Procyk E (2006) Reward encoding in the monkey anterior cingulate cortex. Cereb Cortex 16:1040-1055
 
Backus DA, Ye S, Russo GS, Crutcher MD (2001) Neural activity correlated with the preparation and execution of visually guided arm movements in the cingulate motor area of the monkey. Exp Brain Res 140:182-189
 
Botvinick MM, Braver TS, Barch DM, Carter CS, Cohen JD (2001) Conflict monitoring and cognitive control. Psychol Rev 108:624-652
 
Botvinick MM, Cohen JD, Carter CS (2004) Conflict monitoring and anterior cingulate cortex: an update. Trends Cogn Sci 8:539-546
 
Botvinick M, Nystrom LE, Fissell K, Carter CS, Cohen JD (1999) Conflict monitoring versus selection for-action in anterior cingulate cortex. Nature 402:179-181
 
Brown JW, Braver TS (2005) Learned predictions of error likelihood in the anterior cingulate cortex. Science 307:1118-1121
 
Bush G, Vogt BA, Holmes J, Dale AM, Greve D, Jenike MA, Rosen BR (2002) Dorsal anterior cingulate cortex: A role in reward-based decision making. Proc Natl Acad Sci U S A 99:523-528
 
Carter CS, Braver TS, Barch DM, Botvinick MM, Noll D, Cohen JD (1998) Anterior cingulate cortex, error detection, and the online monitoring of performance. Science 280: 747-749
 
Carter CS, Macdonald AM, Botvinick M, Ross LL, Stenger VA, Noll D, Cohen JD (2000) Parsing executive processes: strategic vs. evaluative functions of the anterior cingulate cortex. Proc Natl Acad Sci U S A 97:1944-1948
 
Crutcher MD, Russo GS, Ye S, Backus DA (2004) Target-, limb-, and context-dependent neural activity in the cingulate and supplementary motor areas of the monkey. Exp Brain Res 158: 278-288
 
Debaere F, Wenderoth N, Sunaert S, Van Hecke P, Swinnen SP (2003) Internal vs external generation of movements: differential neural pathways involved in bimanual coordination performed in the presence or absence of augmented visual feedback. Neuroimage 19:764-776
 
Debaere F, Wenderoth N, Sunaert S, Van Hecke P, Swinnen SP (2004) Changes in brain activation during the acquisition of a new bimanual coodination task. Neuropsychol 42:855-867
 
Debener S, Ullsperger M, Siegel M, Fiehler K, von Cramon DY, Engel AK (2005) Trial-by-trial coupling of concurrent electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging identifies the dynamics of performance monitoring. J Neurosci 25:11730 -11737
 
Dum RP, Strick PL (1991) The origin of corticospinal projections from the premotor areas in the frontal lobe. J Neurosci 11:667-689
 
Dum RP, Strick PL (2002) Motor areas in the frontal lobe of the primate. Physiol Behav 77: 677- 682
 
Eisenberger NI, Lieberman MD, Williams KD (2003) Does rejection hurt? An fMRI study of social exclusion. Science 302: 290-292
 
Fink GR, Frackowiak RSJ, Pietrzyk U, Passingham RE (1997) Multiple nonprimary motor areas in the human cortex. J Neurophysiol 77: 2164-2174
 
Fujiwara J, Tobler PN, Taira M, Iijima T, Tsutsui K (2009) Segregated and integrated coding of reward and punishment in the cingulate cortex. J Neurophysiol 101: 3284-3293
 
Hadland KA, Rushworth MFS, Gaffan D, Passingham RE (2003) The anterior cingulate and reward-guided selection of actions. J Neurophysiol 89: 1161–1164
 
Hatanaka N, Tokuno H, Hamada I, Inase M, Ito Y, Imanishi M, Hasegawa N, Akazawa T, Nambu A, Takada M (2003) Thalamocortical and intracortical connections of monkey cingulate motor areas. J Comp Neurol 462:121-138
 
HaydenBY, Platt ML (2010) Neurons in anterior cingulate cortex multiplex information about reward and action. J Neurosci 30:3339 -3346
 
Hayden BY, Pearson JM, Platt ML (2011) Neuronal basis of sequential foraging decisions in a patchy environment. Nat Neurosci 14: 933-939
 
He S-Q, Dum RP, Strick PL (1995) Topographic organization of corticospinal projections from the frontal lobe: motor areas on the medial surface of the hemisphere. J Neurosci 15: 3284-3306
 
Holroyd CB, Nieuwenhuis S, Yeung N, Nystrom L, Mars RB, Coles MGH, Cohen JD (2004) Dorsal anterior cingulate cortex shows fMRI response to internal and external error signals. Nat Neurosci 7&nbsp;:497-498
 
Hoshi E, Sawamura H, Tanji J (2005) Neurons in the rostral cingulate motor area monitor multiple phases of visuomotor behavior with modest parametric selectivity. J Neurophysiol 94: 640-656
 
Hutchins KD, Matino AM, Strick PL (1988) Corticospinal projections from the medial wall of the hemisphere. Exp. Brain Res 7: 667-672
 
Ito S, Stuphorn V, BrownJW, Schall JD (2003) Performance monitoring by the anterior cingulate cortex during saccade countermanding. Science 302:120-122
 
Jocham G, Neumann J, Klein TA, Danielmeier C, Ullsperger M (2009) Adaptive coding of action values in the human rostral cingulate zone. J Neurosci 29:7489 -7496
 
Kerns JG, Cohen JD, MacDonald AW 3rd, Cho RY, Stenger VA, Carter CS (2004) Anterior cingulate conflict monitoring and adjustments in control. Science 303:1023-1026
 
Kennerley SW, Walton ME, Behrens TEJ, Buckley MJ, Rushworth MSF (2006) Optimal decision making and the anterior cingulate cortex. Nat Neurosci 9:940-947
 
Lu MT, Preston JB, Strick PL (1994) Interconnections between the prefrontal cortex and the premotor areas in the frontal lobe. J Comp Neurol 341:375-392
 
Luppino G, Matelli M, Camarda RM, Gallese V, Rizzolatti G (1991) Multiple representations of body movements in mesial area 6 and the adjacent cingulate cortex: an intracortical microstimulation study in the macaque monkey. J Comp Neurol 311:463-482
 
Luppino G. Matelli M. Camarda R. Rizzolatti G ( 1993) Corticocortcal connections of area F3 (SMA-Proper) and area F6 (Pre-SMA) in the macaque monkey. J Comp Neurol 338: 114-140
 
Lau HC, Rogers RD, Haggard P, Passingham RE (2004) Attention to intention. Science 303:1208-1210
 
MacDonald AW, Cohen JD, Stenger VA, Carter CS (2000) Dissociating the role of the dorsolateral prefrontal and anterior cingulate cortex in cognitive control. Science 288:1835-1838
 
Magno E, Foxe JJ, Molholm S, Robertson IH, Garavan H (2006) The anterior cingulate and error avoidance. J Neuroscience 26:4769-4773
 
Mars RB, Coles MG, Grol MJ, Holroyd CB, Nieuwenhuis S, Hulstijn W, Toni I (2005) Neural dynamics of error processing in medial frontal cortex. Neuroimage 28:1007-1013
 
Matelli M, Luppino G, Rizzolatti G (1991) Architecture of superior and mesial area 6 and the adjacent cingulate cortex in the macaque monkey. J Comp Neurol 311:445-462
 
Matsumoto M, Matsumoto K, Abe H, Tanaka K. (2007) Medial prefrontal cell activity signaling prediction errors of action values. Nat Neurosci 10: 647–656
 
Michael L. Platt and Paul W. Glimcher W (1999) Neural correlates of decision variables in parietal cortex. Nature 400:233-238
 
Morecraft RJ, Cipolloni PB, Stilwell-Morecraft KS, Gedney MT, Pandya DN (2004) Cytoarchitecture and cortical connections of the posterior cingulate and adjacent somatosensory fields in the rhesus monkey. J Comp Neurol 469:37-69
 
Morecraft RJ, Stilwell-Morecraft KS, Cipolloni PB, Ge J, McNeal DW, Pandya DN (2012) Cytoarchitecture and cortical connections of the anterior cingulate and adjacent somatomotor fields in the rhesus monkey. Brain Res Bull in press
 
Morecraft RJ, Van Hoesen GW (1993) Frontal granular cortex input to the cingulate (M3), supplementary (M2) and primary (Ml) motor cortices in the rhesus monkey. J Comp Neural 337:669-689.
 
Niki H, Watanabe M (1979) Prefrontal and cingulate unit activity during timing behavior in the monkey. Brain Res 171:213-224
 
Pandya DN, Van Hoesen GW, Mesulam MM (1981) Efferent connections of the cingulate gyrus in the rhesus monkey. Exp Brain Res 42:319-330
 
Paus T (2001) Primate anterior cingulate cortex: where motor control, drive and cognition interface. Nat Rev Neurosci 2:417-424
 
Paus T, Petrides M, Evans AC, Meyer E (1993) Role of the human anterior cingulate cortex in the control of oculomotor, manual, and speech responses: a positron emission tomography study. J. Neurophysiol 70, 453-469
 
Picard N, Strick PL (1996) Motor areas of the medial wall: a review of their location and functional activation. Cereb Cortex 6:342-353
 
Picard N, Strick PL (2001) Imaging the premotor areas. Curr Opini Neurobiol 11:663-672
 
Quilodran R, Rothe´, M, Procyk E (2008) Behavioral shifts and action valuation in the anterior cingulate cortex. Neuron 57: 314-325
 
Raij TT, Numminen J, Narvanen S, Hiltunen J, Hari R.(2005) Brain correlates of subjective reality of physically and psychologically induced pain. Proc Natl Acad Sci USA 102: 2147-2151
 
Rangel A, Camerer C, Montague PR (2008) A framework for studying the neurobiology of value-based decision making. Nat Rev Neurosci 9:545-556
 
Richardson AG, Lassi-Tucci G, Padoa-Schioppa C, Bizzi E (2008) Neuronal activity in the cingulate motor areas during adaptation to a new dynamic environment. J Neurophysiol 99: 1253-1266
 
Ridderinkhof KR, Ullsperger M, Crone EA, Nieuwenhuis S (2004) The role of the medial frontal cortex in cognitive control. Science 306:443-447
 
Roelofs A, van Turennout M, Coles MGH (2006) Anterior cingulate cortex activity can be independent of response conflict in Stroop-like tasks. Proc Natl Acad Sci U S A 103: 13884-13889
 
Russo GS,Backus DA, Ye S, Crutcher MD (2002) Neural activity in monkey dorsal and ventral cingulate motor areas: comparison with the supplementary motor area. J Neurophysiol 8: 2612-2629
 
Schultz W, Dayan P, Montague PR (1997) A neural substrate of prediction and reward. Science 275:1593-1599
 
Shidara M, Richmond BJ (2002) Anterior cingulate: single neuronal signals related to degree of reward expectancy. Science 296:1709-1711
 
Shima K, Aya K, Mushiake H, Inase M, Aizawa H, Tanji J (1991) Two movement-related foci in the primate cingulate cortex observed in signal-triggered and self-paced forelimb movements. J Neurophysiol 65:188-202
 
Shima K, Tanji J (1998) Role for cingulate motor area cells in voluntary movement selection based on reward. Science 282: 1335-1338
 
Singer T, Seymour B, O’Doherty J, Kaube H, Dolan RJ, Frith CD (2004) Empathy for pain involves the affective but not sensory components of pain. Science 303: 1157-1162
 
Stephan KM, Binkofski F, Halsband U, Dohle C, Wunderlich G, Schnitzler A, Tass P, Posse S, Herzog H, Sturm V, Zilles K, Seitz RJ, Freund HJ (1999) The role of ventral medial wall motor areas in bimanual co-ordination. A combined lesion and activation study. Brain 122:351-368
 
Takada M, Nambu A, Hatanaka N, Tachibana Y, Miyachi S, Taira M, Inase M (2004) Organization of prefrontal outflow toward frontal motor-related areas in macaque monkeys. Eur J Neurosci 19:3328-3342
 
Toda K, Sugase-Miyamoto Y, Mizuhik T, Inaba K, Richmond BJ, Shidara M (2012) Differential encoding of factors influencing predicted reward value in monkey rostral anterior cingulate cortex. PLoS One 7: e30190
 
Ullsperger M, von Cramon DY (2004) Neuroimaging of performance monitoring: error detection and beyond. Cortex, (2004) 40, 593-604
 
Vogt AB, Gabriel M (1993) Neurobiology of cingulate cortex and limbic thalamus. Birkhauser, Boston.
 
Vogt BA, Pandya DN, Rosene DL (1987) Cingulate cortex of the rhesus monkey: I. Cytoarchitecture and thalamic afferents. J Comp Neurol 262:256-270
 
Walton ME, Devlin JT, Rushworth MF (2004) Interactions between decision making and performance monitoring within prefrontal cortex. Nat Neurosci 7:1259-1265
 
Wang Y, Matsuzaka Y, Shima K, Tanji J (2004) Cingulate cortical cells projecting to monkey frontal eye field and primary motor cortex. Neuroreport 15:1559-1563
 
Wang Y, Shima K, Sawamura H, Tanji J (2001) Spatial distribution of cingulate cells projecting to the primary, supplementary, and pre-supplementary motor areas: a retrograde multiple labeling study in the macaque monkey. Neurosci Res 39:39-49
 
Weissman DH, Gopalakrishnan A, Hazlett CJ, Woldorff MG (2005) Dorsal anterior cingulate cortex resolves conflict from distracting stimuli by boosting attention toward relevant events. Cereb Cortex 15:229-237
 
Williams ZM, Bush G, Rauch SL, Cosgrove GR, Eskandar EN (2004) Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses. Nat Neurosci 7:1370 - 1375
 
執筆者：虫明　元、松坂義哉、嶋　啓 節、中島　敏、奥山澄人
Keisetsushima
39

回編集

「https://bsd.neuroinf.jp/wiki/特別:携帯機器差分/19285」から取得