マーモセット大脳視覚皮質における光沢情報の処理過程

• Project Area: Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology
• Project/Area Number: 16H01683
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (2017); National Center of Neurology and Psychiatry (2016)
• Principal Investigator: 宮川 尚久 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員(任常) (60415312)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 霊長類 / 視覚 / 神経生理 / 神経トレーサー / 光遺伝学 / 神経生理学 / 視覚認知 / 神経薬理学 / マーモセット / 情報伝播

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの研究で、新世界ザル・コモンマーモセット側頭視覚皮質の上側頭溝底部腹側領域（FSTv）に光沢素材（ガラスおよび金属）に選択的な応答を示す神経細胞集団がクラスター状に固まって存在することを方向した(Miyakawa et al. 2017)。また逆行性蛍光トレーサーを用いてFSTvへ投射する脳部位をin vivoで観察し、同定した投射領域のうちMT crescent（MTc）においても光沢応答を示すニューロンがコラム状に存在することを確認した。MTc光沢選択性神経細胞群の応答は、低次元な画像特徴量の線形的な組み合わせで説明できる成分がFSTvよりも大きいことを見出した(Miyakawa et al. 北米神経科学学会発表2016)。
FSTvの神経細胞の光沢選択性がMTcから入力に依存するかを確認するため、この投射軸策の発火活動を光遺伝学の手法を用いて抑制する実験を行った。光抑制性機能たんぱくArchaerhodopsin TP009（ArchT）をMTcに導入し、FSTvへ直接投射する神経繊維を光抑制したところ、光沢刺激特にガラス画像に対する視覚応答が抑制される傾向が見られたが、統計的に有意なレベルには至らなかった。FSTvの光沢選択性に影響を及ぼすMTc以外の経路を確認するため、それぞれの領域に逆行性色素と順行性色素を注入し、形態学的手法で投射を確認した。FSTvはSTPやTFといった領域から非常に強いフィードバック型投射を受けており、またMTc→TE3→FSTvといったMTcからの間接的な入力経路も見受けられた。
これらのことから、FSTvの光沢選択性は腹側視覚野内の複数の経路における情報処理で形成されている可能性が示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Department of Otorhinolaryngology/University of Pennsylvania/School of Medicine(米国)
• [Journal Article] Heterogeneous Redistribution of Facial Subcategory Information Within and Outside the Face-Selective Domain in Primate Inferior Temporal Cortex (2018)
  • Author(s): Miyakawa Naohisa、Majima Kei、Sawahata Hirohito、Kawasaki Keisuke、Matsuo Takeshi、Kotake Naoki、Suzuki Takafumi、Kamitani Yukiyasu、Hasegawa Isao
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: 28 Issue: 4 Pages: 1416-1431
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx342
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel method of extracting motion from natural movies (2017)
  • Author(s): Suzuki Wataru、Ichinohe Noritaka、Tani Toshiki、Hayami Taku、Miyakawa Naohisa、Watanabe Satoshi、Takeichi Hiroshige
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Methods Volume: 291 Pages: 51-60
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2017.08.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 3D reconstruction of brain section images for creating axonal projection maps in marmosets. (2017)
  • Author(s): Abe H, Tani T, Mashiko H, Kitamura N, Miyakawa N, Mimura K, Sakai K, Suzuki W, Kurotani T, Mizukami H, Watakabe A, Yamamori T, Ichinohe N.
  • Journal Title: J Neurosci Methods Volume: 286 Pages: 102-113
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2017.04.016
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Representation of Glossy Material Surface in Ventral Superior Temporal Sulcal Area of Common Marmosets. (2017)
  • Author(s): Miyakawa N, Banno T, Abe H, Tani T, Suzuki W, Ichinohe N
  • Journal Title: Frontiers in Neural Circuits Volume: 11 (17) Pages: 1-15
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00017
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Marmoset as a model for human speech perception and its disorder (2018)
  • Author(s): Banno T, Suzuki W, Miyakawa N, Tani T, Ichinohe N
  • Organizer: 第7回 日本マーモセット研究会大会
• [Presentation] Temporal and rate coding of sound envelope and temporal fine structures of vocalizations in the primary auditory cortex of marmoset monkeys (2017)
  • Author(s): Banno T, Suzuki W, Miyakawa N, Tani T, Ichinohe N
  • Organizer: Society for Neuroscience 47th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Axonal projection map of auditory areas in the common marmoset (2017)
  • Author(s): Abe H, Tani T, Mashiko H, Kitamura N, Sakai K, Hayami T, Miyakawa N, Suzuki W, Mizukami H, Watakabe T, Yamamori N, Ichinohe N
  • Organizer: Society for Neuroscience 47th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional organization of the auditory parabelt in the common marmoset in respect to representation of the sound frequencies (2017)
  • Author(s): Tani T, Suzuki W, Hayami T, Banno T, Miyakawa N, Watanabe S, Abe H, Ichinohe N
  • Organizer: 第40回 日本神経科学大会,
• [Presentation] Funcion of amplitude and frequency modulations underlying vocal processing in the primary auditory cortex of common marmosets (2017)
  • Author(s): Hayami T, Suzuki W, Banno T, Miyakawa N, Tani T, Watanabe S, Ichinohe N
  • Organizer: 第40回 日本神経科学大会,
• [Presentation] Axonal projection map of auditory areas in the common marmoset (2017)
  • Author(s): Abe H, Tani T, Mashiko H, Kitamura N, Sakai K, Hayami T, Miyakawa N, Suzuki W, Mizukami H, Watakabe T, Yamamori N, Ichinohe N
  • Organizer: 第40回 日本神経科学大会,
• [Presentation] コモンマーモセット上側頭溝における機能イメージング (2016)
  • Author(s): 鈴木航, 谷利樹, 宮川尚久, 速水琢, 渡邉惠, 阿部央, 一戸紀孝
  • Organizer: 第6回 日本マーモセット研究会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-12-12
• [Presentation] マーモセット腹側視覚経路における光沢情報表現 (2016)
  • Author(s): 宮川尚久,坂野拓, 阿部央, 谷利樹, 鈴木航, 一戸紀孝
  • Organizer: 質感のつどい 第2回公開フォーラム
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Miyakawa N, Banno T, Abe H, Tani T, Suzuki W, Ichinohe N (2016)
  • Author(s): Representation of glossy material surfaces in common marmoset temporal visual cortex
  • Organizer: Society for Neuroscience 46th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Slow rhythms in conspecific vocalisations are over-represented in the primary auditory cortex of common marmosets (2016)
  • Author(s): Banno T, Suzuki W, Miyakawa N, Tani T, Ichinohe N
  • Organizer: Society for Neuroscience 46th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In vivo visualization of multiple areas around the superior temporal sulcus of the common marmoset (2016)
  • Author(s): Suzuki W, Tani T, Banno T, Miyakawa N, Abe H, Hayami T, Ichinohe N
  • Organizer: Society for Neuroscience 46th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Axonal projection map of areas around the superior temporal sulcus in the common marmoset (2016)
  • Author(s): Abe H, Tani T, Mashiko H, Kitamura N, Sakai K, Mizukami H, Watakabe T, Yamamori N, Ichinohe N
  • Organizer: Society for Neuroscience 46th Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2016-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 自然動画から物体の運動情報を抽出するアルゴリズムの開発とその心理物理学的・神経生理学的検討 (2016)
  • Author(s): 鈴木航, 竹市博臣, 谷利樹, 宮川尚久, 速水琢, 渡辺恵, 一戸紀孝
  • Organizer: 視覚科学フォーラム 第20回研究会「視覚科学の未来を見つめる」
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-08-25
• [Presentation] Slow periodic modulations in conspecific vocalizations are over-represented in the primary auditory cortex of common marmosets (2016)
  • Author(s): Banno T, Suzuki W, Miyakawa N, Tani T, Ichinohe N
  • Organizer: 第39回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-07-21
• [Presentation] Axonal projection map of area FST in the marmoset (2016)
  • Author(s): Abe H, Tani T, Mashiko H, Kitamura N, Sakai K, Mizukami H, Watakabe T, Yamamori N, Ichinohe N
  • Organizer: 第39回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-07-21