2025/04/08 更新

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ウカ　タカノリ
宇賀　貴紀
Uka Takanori
所属
大学院　総合研究部　医学域 基礎医学系（統合生理学） 教授
職名
教授
ホームページ
https://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/integphys/

経歴

  • 山梨大学大学院   総合研究部医学域   教授

    2016年7月 - 現在

  • 山梨大学   総合研究部医学域   教授

    2016年7月 - 現在

  • 順天堂大学   医学部、順天堂大学   先任准教授

    2009年11月 - 2016年6月

  • 順天堂大学   医学部   先任准教授

    2009年11月 - 2016年6月

  • 順天堂大学   医学部、順天堂大学   准教授

    2007年4月 - 2009年10月

  • 順天堂大学   医学部   准教授

    2007年4月 - 2009年10月

  • 順天堂大学   医学部、順天堂大学   講師

    2003年10月 - 2007年3月

  • 順天堂大学   医学部   講師

    2003年10月 - 2007年3月

  • Washington University   School of Medicine   Post doctoral fellow

    2000年4月 - 2003年9月

  • Washinton University   School of Medicine

    2000年4月 - 2003年9月

  • 大阪大学   基礎工学研究科、大阪大学   博士研究員

    1999年4月 - 2000年3月

  • 大阪大学大学院   基礎工学研究科   研究員

    1999年4月 - 2000年3月

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学歴

  • 大阪大学   医学研究科   生理系専攻

    - 1999年3月

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    国名： 日本国

  • 大阪大学大学院   医学研究科   生理系専攻

    1995年4月 - 1999年3月

  • 東京大学   医学部   医学科

    - 1995年3月

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    国名： 日本国

  • 東京大学   医学部   医学科

    1989年4月 - 1995年3月

学位

  • 博士（医学） （ 大阪大学大学院 ）

教育・研究活動状況

  • 医学部医学科「生理学」「神経科学」生命環境学部生命工学科「基礎人体生理学」修士課程生命医科学専攻「形態機能学概論」博士課程統合応用生命科学専攻「神経科学特論」

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 認知脳科学

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 神経機能学

  • ライフサイエンス / 基盤脳科学

研究キーワード

  • 知覚判断

  • 視覚

  • 聴覚

  • 知覚判断

  • 意思決定

研究テーマ

  • 知覚判断の神経メカニズム

共同研究・競争的資金等の研究

  • ヒト予測機能の神経基盤の解明と応用に関する研究開発

    2024年9月 - 2030年3月

    日本医療研究開発機構  脳神経科学統合プログラム 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金  資金の種類：受託研究

  • 柔軟な判断を可能にする神経ネットワークの統合的研究

    2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究（B）

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    資金種別：競争的資金  資金の種類：科学研究費補助金

  • 柔軟な行動変容に必要な情報選択の神経メカニズムの解明

    2023年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業 

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    資金種別：競争的資金  資金の種類：科学研究費補助金

  • 意思決定のための情報蓄積を担う神経回路の形態と神経活動へのNMDA受容体の関与

    研究課題/領域番号：20K07720  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  山梨大学  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    石田 真帆, 宇賀 貴紀

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    昨年度につづき、ラットに知覚意思決定課題訓練を行った。訓練装置への頭部固定が容易にできるようになったので昨年度よりも1匹当たりの訓練回数を増やすことができたが、知覚意思決定課題訓練を習得できたラットは11匹中、1匹のみであった。本課題の習得には、報酬を用いて、①ペダルの上下を区別できる、②クリック音の左右を区別できる、③クリック音の左右とペダルの左右を結び付けることができる、ことが必要である。①は多くのラットが可能であり、②は判定が難しいが、クリック音が左右で切り替わった時のラットの様子で推測する。おそらく②までは多くのラットで可能であり、数回の試行後に報酬が得られる側のペダルを上下させられるが、クリック音が左右で切り替わってもペダルの左右を切り替えることができず、報酬が得られていた側のペダルを上下させ続けてしまう。つまり③が難しい。訓練装置でのラットの姿勢は自然なものになるようにペダルは顔の下方に配置されている。この場合、ラットは頭部固定されているためにペダルの上下左右は前肢の感触でしか検知できない。これまで課題を習得できた例ではペダルをできるだけ顔に近づけた場合に限られた。ペダルを顔に近づけることで、視覚やひげの感覚がペダルの動きの検知に役立ったと推測される。
    また内因性に神経細胞でカルシウムセンサー蛋白GCaMP6fを発現するトランスジェニックラットLE-Tg(GCaMP6f-7)を購入、繁殖維持している。

  • 柔軟な判断の神経メカニズムの解明

    研究課題/領域番号：19H03531  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  山梨大学  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    宇賀 貴紀, 熊野 弘紀, 三枝 岳志

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    環境に応じて柔軟に判断を切り替えるタスクスイッチングは、ヒトを含めた霊長類特有の適応的な認知機能である。我々はこれまで、2つの環境（ルール）に応じて柔軟に判断を切り替えるタスクスイッチ課題をサルに適用し、柔軟な判断の神経メカニズムを解明してきた。本研究では、本課題に重要であると思われる3つの脳領域間の相互作用の因果関係を解明することで、柔軟な情報収集を可能にする神経ネットワークメカニズムを明らかにする。そのため、判断形成における情報収集過程の基盤と考えられる大脳皮質MT野－LIP野間機能結合のダイナミックな変化を直接計測する手法を確立した。
    MT野に単芯単点電極を、LIP野に単芯多点電極を刺入し、両領野間の局所電場電位（LFP）の位相同期（Phase locking value: PLV）を計測することで、MT野－LIP野間の機能結合を評価した。その結果、θ帯域（4-8Hz）とβ帯域（12-20Hz）で位相同期が見られることがわかった。β帯域位相同期は視覚刺激呈示200ms後に一過性のピークを持っていた。一方で、θ帯域位相同期は判断を伝えるためのサッケード運動の400msから100ms前にゆっくりとした位相同期の強化として見られた。
    これらのことから、β帯域位相同期は、判断に関連する情報収集の開始に関連する信号を伝え、θ帯域位相同期は、収集する情報そのももの伝達に関連すると推察できる。

  • 柔軟な判断の障害に関わる神経回路のマルチスケール解析

    研究課題/領域番号：19H05207  2019年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  山梨大学  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    宇賀 貴紀

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    環境に応じて柔軟に判断を切り替えるタスクスイッチングは、霊長類特有の重要な認知機能である。我々はこれまで、独自に開発した2つの環境に応じて判断を切り替えるタスクスイッチ課題を用い、外側頭頂間野（LIP）野ニューロンの判断関連神経活動が、ケタミン投与によってどのように変化するのかを検討した。その結果、ケタミン低用量全身投与により、LIP野ニューロンは不必要な情報まで収集するようになること、判断に必要な情報収集を開始するタイミングが遅延することを突き止めた。
    このような判断の障害を理解するため、本研究では、「いつ」、「どの」情報を収集するかという高次な脳内プロセスが、どのように制御されているのかを問うことを目的とする。そのためまず、どの情報が判断に必要なのかのルールに関する情報を持っていると考えられる前頭前野（PFC）の活動を皮質脳波（ECoG）で網羅的に計測した。皮質脳波は外側（64ch）、内側（32ch）、眼窩（32ch）前頭連合野から計128chを計測した。
    各領域では、視覚反応と眼球運動関連反応とが見られた。「どの」情報を収集すべきかのルールの情報をニューロン活動から解読するため、サポートベクターマシーン（SVM）による解読を視覚反応の事象関連電位（ERP）に適用したところ、眼窩前頭連合野ではルールの呈示後80ms程度で、内側前頭連合野では100ms程度で、外側前頭連合野では200 - 300 ms程度で解読できた。このことは、ルールに関する情報が、眼窩前頭連合野で作られ、他の前頭連合野領域に伝達されることを示唆する。

  • 前頭前野活動の網羅的計測と情報表現解読法の開発

    2017年7月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業  新学術領域研究 

    宇賀貴紀

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金 

  • 柔軟な判断を可能にする神経回路シフトメカニズムの解明

    2015年4月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業  新学術領域研究 

    宇賀貴紀

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金 

  • 判断の柔軟性の分子メカニズムの解明

    2014年4月 - 2017年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究（B） 

    宇賀 貴紀

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金 

  • 視覚世界安定化の神経機構の解明

    研究課題/領域番号：25240022  2013年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  大阪大学  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    北澤 茂, 熊野 弘紀, 内村 元昭, 中野 珠実, 高橋 俊光, 猿渡 正則, 井上 雅仁, 宇賀 貴紀

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    我々は1秒に3回も眼を動かしているのに、周囲の世界は安定している。脳はいかにして視覚世界を安定化しているのか。本研究ではこの問いに、ヒトとサルを対象とした行動実験、ヒトを対象として脳活動計測、サルを対象としたニューロン活動の計測、を通じて答えることを目的として研究を行った。その結果、腕と眼球の運動制御や学習に脳は背景を基準とした背景座標系を使っていること、さらに、背景座標系が大脳ネットワークの中枢的な位置を占める楔前部に存在することも明らかにしました。長年にわたり、デカルトを始めとする偉大な先人たちが問うてきた問題の神経基盤の一端を明らかにすることに成功しました。

  • 柔軟な判断を可能にする神経回路の動作原理の解明と制御

    2011年10月 - 2015年3月

    科学技術振興機構  さきがけ 

    宇賀 貴紀

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金 

  • 自然画像中の動きの解析の神経基盤

    2011年4月 - 2015年3月

    科学研究費助成事業  新学術領域研究 

    宇賀 貴紀

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金 

  • 脳における時間表現の研究

    研究課題/領域番号：21240029  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    北澤 茂, 宇賀 貴紀, 神作 憲司

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    本研究では、心理物理学的手法と非侵襲脳活動計測法を用いて「どんな順番で」出来事が起きたかを判断する時間順序判断の脳内メカニズムを調べた。また、すばやい眼球運動(サッカード)の直前に視覚刺激の順序判断が逆転するという現象がなぜ生じるのかを明らかにするために、サルの脳から神経活動を記録した。得られた結果は「何が」「どこで」起きたかという頭頂葉と前頭葉の情報と、2つの刺激の間の「動き」を表現する側頭葉の情報を統合して、脳が時間順序を再構成しているという仮説(動き投影仮説)を支持していた。

  • 判断の柔軟性の神経基盤

    研究課題/領域番号：20680022  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  若手研究(A)

    宇賀 貴紀

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    ヒトはどのようにして柔軟に判断をし、多様な選択を行うことができるのだろうか。我々は、2つの弁別課題をランダムに切り替えるタスクスイッチ課題を遂行中のサルから神経活動を記録し、それぞれの弁別課題に特異的な感覚ニューロン群を使い分けることで判断の切り替えが実現されていることを発見した。本研究の成果は、柔軟な意思決定の神経メカニズムの解明にとどまらず、柔軟な判断を支援するブレインマシンインターフェースの開発にもつながると期待される。

  • 運動方向弁別における注意の空間解像度の神経メカニズム

    研究課題/領域番号：20020025  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  特定領域研究

    宇賀 貴紀

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    感覚情報の一部を取り入れ、他を排除する選択的注意の神経メカニズムの解明は、神経科学における重要な課題である。我々は、運動方向弁別課題を用いてcrowding(小さい対象物(target)の検出を行なう際、その周辺に妨害刺激(distracter)があると、target検出能力がdistracterによって阻害される現象)を測定し、distracterを増やすとあるところまではtarget検出能力が下がるが、さらにdistracterを増やすと逆にtarget検出能力が上昇すること(anti-crowding)を報告した。これは視覚系にはtarget周辺に広がったノイズを排除する機構が備わっていることを示している。本年度はcrowding課題を遂行中のサル大脳皮質MT野から単一神経細胞外記録を行い、サルの行動とMT野ニューロンとの関係を検証した。サル・ニューロンの弁別閾値はともに周辺RDSの直径が大きくなると一時上昇し、その後下降した。さらに、ニューロン活動からどの程度サルの答えが予測できるか(Choice Probability:CP)を計算した。CPは運動方向弁別では0.5よりも大きいことが知られているが、我々はさらにcrowding課題では周辺RDSが大きい時に閾値が低下するニューロンほどCPが高いことを発見した。これはサルが、ノイズ排除ができるニューロンから選択的に情報を読み出す適応的な戦略を獲得していることを示唆する。

  • 運動方向弁別における注意の解像度に関する研究

    研究課題/領域番号：18020026  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  特定領域研究

    宇賀 貴紀

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    昨年度、運動方向弁別課題を用いてヒトでcrowding(小さい対象物(target)の検出を行なう際、その周辺に妨害刺激(distracter)があると、distracterによってtargetの検出能力が阻害される現象)を測定した。その結果、distracterを増やしていくと、あるところまではtarget検出能力が下がるが、さらにdistracterを増やすと、逆にtarget検出能力が上昇すること(anti-crowding)を発見した。この現象は、ニューロンの受容野がdistracter呈示によって縮小するという計算論的モデルで説明できる。
    今年度は、大脳皮質MT野ニューロンの受容野を定量的にマッピングする手法を用い、受容野内にノイズを呈示した際、どのように受容野のサイズが変化するかを検証した。サルが注視課題を行っている間、5x5のグリッド上に1ヵ所ずつ小さいrandom-dotstereogram(RDS)を呈示し、反応を測定した。そして、形成された受容野マップをガウス関数でフィットし、ガウス関数の幅(σ)を計算することにより受容野サイズを推定した。76個のMT野ニューロンから単一神経細胞外記録をし、受容野マッピングを行った。グリッドの中心にノイズを呈示し、その量を増やしていくと、受容野の大きさは徐々に縮小した。ノイズ呈示領域が0.8・1.6・3.2・6.4σの場合、受容野の大きさはRDSのみで測定した時の64・56・55・49%の大きさであった。このことは、ノイズを呈示するとMT野ニューロンの受容野が小さくなることを示しており、ヒトのanti-crowdingの結果から提唱された計算論的モデルと合致する。

  • 知覚学習の新しい考え方

    研究課題/領域番号：17650115  2005年 - 2007年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  萌芽研究

    宇賀 貴紀

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    長期の学習によって、感覚情報により鋭敏に反応できるようになる学習過程を「知覚学習」と呼ぶ。知覚学習の脳内メカニズムに関する現在の定説は、「感覚情報を担うニューロンの感度が、学習の結果、より鋭敏になることで実現されている」というものである。しかし、サル第一次視覚野ニューロンの感度は学習によってほとんど変化せず、個体の学習能力を説明できないことが知られている。本研究では、知覚学習では感覚ニューロンの感度が上がるのではなく、「学習により、情報量の多い有用な感覚ニューロンから選択的に情報を読み出すことができるようになる」という新しい説を検証する。
    昨年度までに、サルがランダムドットステレオグラムの奥行きを答える奥行き弁別課題を学習する過程を行動レベルで追いながら大脳皮質MT野ニューロンの活動を記録した。その結果、ニューロンの弁別閾値は学習過程で変化しなかったのに対し、ニューロン活動からサルの答えを予測できる確率が訓練により上昇することがわかった。今年度はさらに、短期の学習、すなわち日内学習ではどのようなニューロン活動の変化が見られるのかを解析した。すると驚いたことに、日内学習ではニューロンの感度が上昇するのに対し、ニューロン活動からサルの答えを予測できる確率は上昇しないことがわかった。これらの結果は、短期の学習では感覚情報を担うニューロンの感度がより鋭敏になるのに対し、長期の学習では感度の高い感覚ニューロンから上手く情報を読み出すことができるようになることを示唆する。

  • 知覚学習の脳内メカニズム

    研究課題/領域番号：17022034  2005年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  特定領域研究

    宇賀 貴紀

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    長期の学習によって、感覚情報により鋭敏に反応できるようになる学習過程を「知覚学習」と呼ぶ。知覚学習の脳内メカニズムに関する現在の定説は、「感覚情報を担うニューロンの感度が、学習の結果、より鋭敏になることで実現されている」というものである。しかし、サル第一次視覚野ニューロンの感度は学習によってほとんど変化せず、個体の学習能力を説明できないことが知られている。そこで本研究では、知覚学習では感覚ニューロンの感度が上がるのではなく、「学習により、情報量の多い有用な感覚ニューロンから選択的に情報を読み出すことができるようになる」という新しい説を検証する。
    本研究では、サルがランダムドットステレオグラムの奥行きを答える奥行き弁別課題を学習する過程を行動レベルで追いながら大脳皮質MT野ニューロンの活動を記録し、ニューロンの奥行きに対する感度と、どのニューロンから情報が読み出されるのかを測定した。本年度はサル1頭が奥行き弁別を学習する過程を70日間にわたって測定した。サルの奥行き弁別閾値は学習とともに徐々に下がり、20日過ぎで大きく変化しないようになった。それに対して、ニューロンの弁別閾値は学習過程で全く変化しなかった。すなわち、学習の初期段階から感度の良い感覚ニューロンは存在する。次に、ニューロン活動からサルの答えを予測できる確率が70日間の訓練によりどのように変化したかを計算した。この確率は最初0.5であったが、学習とともに徐々に上昇し、15日過ぎで大きい値(平均0.67)を示すようになった。すなわち、ニューロン活動とサルの答えとの相関の時間経過は、サルの弁別学習の時間経過と似たものであった。これらの結果は、学習により感覚情報を担うニューロンの感度がより鋭敏になるのではなく、サルが学習の過程で感覚ニューロンから上手く情報を読み出すことができるようになるという仮説を支持する。

  • 単一ニューロン同時記録による奥行き弁別メカニズムの解明

    研究課題/領域番号：16015302  2004年

    日本学術振興会  順天堂大学  科学研究費助成事業  特定領域研究

    宇賀 貴紀

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    サルの奥行き弁別能力は、その情報を担う大脳皮質MT野ニューロンの弁別能力に制約されると考えられている。限られた情報からより高い弁別能力を発揮するため、サルは複数のニューロンから情報を集合(pooling)しているという仮説がある。この仮説を検証するため、本研究では、サルが弁別を行っている最中に1つの単一ニューロンと周辺のマルチユニットを記録し、複数のニューロン活動でサルの弁別能力を説明できるか検証した。
    サルが奥行き弁別を遂行中に、大脳皮質MT野からニューロン活動を記録し、単一ニューロンとマルチユニットを分けだした。まず、記録した単一ニューロンの弁別閾値とマルチユニットの弁別閾値とをreceiver-operating characteristic(ROC)解析を用いて計算し、比較した。すると、単一ニューロンの弁別閾値とマルチユニットの弁別閾値とに差はなかった。すなわち、複数のニューロン活動を足し合わせても情報量が増えるというわけではない。これは、足し合わせた情報が独立でなかったためであるかもしれない。そこで次に、単一ニューロンとマルチユニット間の情報の独立度を測定した。すると、両者のトライアル毎の発火数の変動には強い正の相関があった(平均r=0.45,N=56)。これは、2つの単一ニューロン間で一般的に見られる相関よりも強い。したがって、複数のニューロン活動を足し合わせただけでは、情報が相関しているため、結果としてより弁別能力を高めることはできない。

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論文

  • Attention facilitates initiation of perceptual decision making: a combined psychophysical and electroencephalography study 査読

    Ueno T, Kumano H, Uka T

    EXPERIMENTAL BRAIN RESEARCH   7   1721 - 1730   2024年6月( ISSN：0014-4819 )

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1007/s00221-024-06862-3

  • Auditory prediction errors in sound frequency and duration generated different cortical activation patterns in the human brain: an ECoG study. 査読

    Takasago M, Kunii N, Komatsu M, Tada M, Kirihara K, Uka, T, Ishishita Y, Shimada S, Kasai K, Saito N.

    CEREBRAL CORTEX   34 ( 3 )   2024年3月( ISSN：1047-3211 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Sound frequency and duration are essential auditory components. The brain perceives deviations from the preceding sound context as prediction errors, allowing efficient reactions to the environment. Additionally, prediction error response to duration change is reduced in the initial stages of psychotic disorders. To compare the spatiotemporal profiles of responses to prediction errors, we conducted a human electrocorticography study with special attention to high gamma power in 13 participants who completed both frequency and duration oddball tasks. Remarkable activation in the bilateral superior temporal gyri in both the frequency and duration oddball tasks were observed, suggesting their association with prediction errors. However, the response to deviant stimuli in duration oddball task exhibited a second peak, which resulted in a bimodal response. Furthermore, deviant stimuli in frequency oddball task elicited a significant response in the inferior frontal gyrus that was not observed in duration oddball task. These spatiotemporal differences within the Parasylvian cortical network could account for our efficient reactions to changes in sound properties. The findings of this study may contribute to unveiling auditory processing and elucidating the pathophysiology of psychiatric disorders.

    DOI： 10.1093/cercor/bhae072

    PubMed

  • Employment of time-varying sensory evidence to test the mechanisms underlying flexible decision-making.  査読

    Kumano H, Uka T

    NEUROREPORT   35 ( 2 )   107 - 114   2024年2月( ISSN：0959-4965 )

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health)  

    To make flexible decisions in dynamic environments, the brain must integrate behaviorally relevant information while simultaneously discarding irrelevant information. This study aimed to investigate the mechanisms responsible for discarding irrelevant information during context-dependent decision-making. We trained two macaque monkeys to switch between direction and depth discrimination tasks in successive trials. During decision-making, the strength of the motion or depth signal changes transiently at various times, introducing a brief pulse. We assessed the effects of pulse on behavioral choices. Consistent with previous findings, early relevant pulses, such as motion pulses during direction discrimination, had a significantly larger effect compared to late pulses. Critically, the effects of irrelevant pulses, such as motion pulses during depth discrimination, exhibited an initial minimal effect, followed by an increase and subsequent decrease as a function of pulse timing. Gating mechanisms alone, aimed at discarding irrelevant information, did not account for the observed time course of pulse effects. Instead, the observed increase in the effects of irrelevant pulses with time suggested the involvement of a leaky integration mechanism. The results suggested that the brain controls the amount of disposal in accumulating sensory evidence during flexible decision-making.

    DOI： 10.1097/WNR.0000000000001980

  • Auditory prediction and prediction error responses evoked through a novel cascade roving paradigm: a human ECoG study 査読

    Fujitani S, Kunii N, Nagata K, Takasago M, Shimada S, Tada M, Kirihara K, Komatsu M,Uka T, Kasai K, Saito N. 

    CEREBRAL CORTEX   34   2024年1月( ISSN：1047-3211 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Change detection in the primate auditory cortex through feedback of prediction error signals 査読

    Obara K, Ebina T, Terada SI, Uka T, Komatsu M, Takaji M, Watakabe A, Kobayashi K, Masamizu Y, Mizukami H, Yamamori T, Kasai K, Matsuzaki M.

    NATURE COMMUNICATIONS   14   2023年11月( ISSN：2041-1723 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/s41467-023-42553-3

  • Representation of motion direction in visual area MT accounts for high sensitivity to centripetal motion, aligning with efficient coding of retinal motion statistics. 査読

    Kumano H, Uka T

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   43   5893 - 5904   2023年8月( ISSN：0270-6474  eISSN：1529-2401 )

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Society for Neuroscience  

    The overrepresentation of centrifugal motion in the middle temporal visual area (area MT) has long been thought to provide an efficient coding strategy for optic flow processing. However, this overrepresentation compromises the detection of approaching objects, which is essential for survival. In the present study, we revisited this long-held notion by reanalyzing motion selectivity in area MT of three macaque monkeys (2 males, 1 female) using random-dot stimuli instead of spot stimuli. We found no differences in the number of neurons tuned to centrifugal versus centripetal motion; however, centrifugally tuned neurons showed stronger tuning than centripetally tuned neurons. This was attributed to the heightened suppression of responses in centrifugal neurons to centripetal motion compared to that of centripetal neurons to centrifugal motion. Our modeling implies that this intensified suppression accounts for superior detection performance for weak centripetal motion stimuli. Moreover, through Fisher information analysis, we establish that the population sensitivity to motion direction in peripheral vision corresponds well with retinal motion statistics during forward locomotion. While these results challenge established concepts, considering the interplay of logarithmic Gaussian receptive fields and spot stimuli can shed light on the previously documented overrepresentation of centrifugal motion. Significantly, our findings reconcile a previously found discrepancy between MT activity and human behavior, highlighting the proficiency of peripheral MT neurons in encoding motion direction efficiently.

    Significance Statement

    The efficient coding hypothesis states that sensory neurons are tuned to specific, frequently experienced stimuli. Whereas previous work has found that neurons in the middle temporal (MT) area favor centrifugal motion, which results from forward locomotion, we show here that there is no such bias. Moreover, we found that the response of centrifugal neurons for centripetal motion was more suppressed than that of centripetal neurons for centrifugal motion. Combined with modeling, this provides a solution to a previously known discrepancy between reported centrifugal bias in MT and better detection of centripetal motion by human observers. Additionally, we show that population sensitivity in peripheral MT neurons conforms to an efficient code of retinal motion statistics during forward locomotion.

    DOI： 10.1523/JNEUROSCI.0451-23.2023

  • Task-specific employment of sensory signals underlies rapid task switching. 査読

    Sasaki R, Kumano H, Mitani A, Suda Y, Uka T

    CEREBRAL CORTEX   32 ( 21 )   4657 - 4670   2022年10月( ISSN：1047-3211  eISSN：1460-2199 )

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1093/cercor/bhab508

    PubMed

  • The NMDA receptor antagonist ketamine impairs and delays context-dependent decision making in the parietal cortex 査読

    Suda Y, Uka T

    Communications Biology   5   690   2022年7月

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Prediction-related frontal-temporal network for omission mismatch activity in the macaque monkey. 査読

    Suda Y, Tada M, Matsuo T, Kawasaki K, Saigusa T, Ishida M, Mitsui T, Kumano H, Kirihara K, Suzuki T, Matsumoto K, Hasegawa I, Kasai K, Uka T

    Frontiers in Psychiatry   13   557954 - 557954   2022年4月( ISSN：1664-0640 )

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    担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.3389/fpsyt.2022.557954

    PubMed

  • Global and parallel cortical processing based on auditory gamma oscillatory responses in humans 査読

    Tada M, Kirihara K, Ishishita Y, Takasago M, Kunii N, Uka T, Shimada S, Ibayashi K, Kawai K, Saito N, Koshiyama D, Fujioka M, Araki T, Kasai K.

    CEREBRAL CORTEX   31 ( 10 )   4518 - 4532   2021年10月( ISSN：1047-3211 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1093/cercor/bhab103

    PubMed

  • Auditory mismatch negativity under predictive coding framework and its role in psychotic disorders 査読

    Fong CY, Law WHC Uka T, Koike S

    Frontiers in Psychiatry   11   557932   2020年9月( ISSN：1664-0640 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Translatability of scalp EEG recordings of duration-deviant mismatch negativity between macaques and humans: a pilot study 査読

    Tada M, Suda Y, Kirihara K, Koshiyama D, Fujioka M, Usui K, Araki T, Kasai K, Uka T.

    Frontiers in Psychiatry   11   874   2020年8月( ISSN：1664-0640 )

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Spatiotemporal differentiation of MMN from N1 adaptation: a human ECoG study 査読

    Takasago M, Kunii N, Komatsu M, Tada M, Kirihara K, Uka, T, Ishishita Y, Shimada S, Kasai K, Saito N.

    Frontiers in Psychiatry   11   586   2020年6月( ISSN：1664-0640 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Mismatch negativity (MMN) as a tool for translational investigations into eqrly psychosis: A review.

    Tada M, Kirihara K, Mizutani S, Uka T, Kunii N, Koshiyama D, Fujioka M, Usui K, Nagai T, Araki T, Kasai K

    INTERNATIONAL JOURNAL OF PSYCHOPHYSIOLOGY   145   5 - 14   2019年11月( ISSN：0167-8760 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Gamma-Band Auditory Steady-State Response as a Neurophysiological Marker for Excitation and Inhibition Balance: A Review for Understanding Schizophrenia and Other Neuropsychiatric Disorders

    Tada M, Kirihara K, Koshiyama D, Fujioka M, Usui K, Uka T, Komatsu M, Kunii N, Araki T, Kasai K

    CLINICAL EEG AND NEUROSCIENCE   2019年8月( ISSN：1550-0594 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Auditory Steady State Response; nature and utility as a translational science tool. 査読

    Kozono N, Honda S, Tada M, Kirihara K, Zhao ZL, Jinde S, Uka T, Yamada H, Matsumoto M, Kasai K, Mihara T

    Scientific Reports   9   8454   2019年6月( ISSN：2045-2322 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Deviance detection is the dominant component of auditory contextual processing in the lateral superior temporal gyrus: A human ECoG study 査読

    Ishishita Y, Kunii N, Shimada S, Ibayashi K, Tada M, Kirihara K, Kawai K, Uka T, Kasai K, Saito N

    HUMAN BRAIN MAPPING   40   1184 - 1194   2019年3月( ISSN：1065-9471 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Exploring Attractiveness of the Basic Sciences for Female Physicians 査読

    Yamazaki Y, Fukushima S Kozono Y, Uka T, Marui E

    TOHOKU JOURNAL OF EXPERIMENTAL MEDICINE   244   7 - 14   2018年1月( ISSN：0040-8727 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Subthalamic nucleus and globus pallidus interna influence firing of tonically active neurons in the primate striatum through different mechanisms 査読

    Nakajima A, Shimo Y, Uka T, Hattori N

    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE   46 ( 11 )   2662 - 2673   2017年12月( ISSN：0953-816X )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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書籍等出版物

  • 構造と機能がつながる神経解剖生理学

    坂井建雄、小林靖、宇賀貴紀（編）（ 担当： 共編者）

    医学書院  2024年11月 

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    記述言語：日本語  

  • 第3版　カラーイラストで学ぶ　集中講義　生理学

    岡田隆夫編集（ 担当： 分担執筆 範囲: 神経系）

    メディカルビュー社  2022年3月 

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    担当ページ：100-129   記述言語：日本語   著書種別：教科書・概説・概論

  • 系統看護学講座　解剖生理学

    坂井建夫、岡田隆夫、宇賀貴紀（ 担当： 共著）

    医学書院  2022年1月 

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    記述言語：日本語   著書種別：教科書・概説・概論

  • 連合野ハンドブック　完全版

    河村満編集（ 担当： 分担執筆）

    医学書院  2021年3月 

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    担当ページ：184-193   記述言語：日本語   著書種別：学術書

受賞

  • 若手科学者賞

    2007年4月   科学技術分野の文部科学大臣表彰  

    宇賀 貴紀

  • 奨励賞

    2006年7月   日本神経科学学会  

    宇賀 貴紀

担当授業科目（学内）

  • 神経科学特論

    2024年度

  • 基礎人体生理学 重要な業績

    2024年度

  • 人体形態・機能学概論

    2024年度

  • 生理学

    2024年度

  • 統合応用生命科学特論 重要な業績

    2024年度

  • 神経科学

    2023年度

  • 医工農総合特論

    2023年度

  • 科学者倫理学

    2023年度

  • 人体の生命科学

    2023年度

  • 神経科学特論

    2023年度

  • 人体形態・機能学概論

    2023年度

  • 生理学

    2023年度

  • 生理学

    2017年度  科目区分：専門教育（学部）

  • 人体形態・機能学概論

    2017年度  科目区分：修士（大学院）

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指導実績

  • 2024年度

    種別：博士学位論文指導

    指導人数 ：1人 

    卒業／修了／学位取得人数 ：1人 

  • 2023年度

    種別：博士学位論文指導

    指導人数 ：1人 

社会貢献活動

  • 脳の不思議な世界　－世界脳週間２－　

    役割：講師

    2024年8月

  • 判断の神経メカニズムについて

    役割：講師

    山梨県立甲陵高等学校  2024年7月

  • 脳の不思議な世界　－世界脳週間２－　

    役割：講師

    2023年7月

所属学協会

  • 日本神経科学学会

  • 日本生理学会

  • 日本神経科学学会

  • 日本生理学会