移動する物体に対するカエル網膜視蓋投射地図上の動的神経活動の多点同時記録

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640667
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 松本 修文 九州工業大学, 生命体工学研究科, 教授 (80029545)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 秀樹 九州工業大学, 生命体工学研究科, 助教授 (80212083)
• Keywords: 視蓋 / 多点同時記録 / 網膜神経節細胞 / カエル / ルーミング刺激 / 衝突回避行動 / 受容野 / 視覚情報処理

Research Abstract

本研究により、5行5列の多点電極列をカエルの視蓋に刺入することで、同時に15カ所からのスパイク活動を記録できるようになった。この方法を用いることで、カエルの右眼に、コンピュータグラフィックスを用いて、様々な速度、距離、大きさの条件で近づいてくる物体の網膜像をシミュレートしたルーミング刺激や網膜上を等速度で拡大する視覚刺激を与えた時の左側視蓋の複数の場所でのスパイク活動の時空間パターンを明らかにすることができた。その結果、これまでに以下の知見を得ることができた。1、これまでは、不可能とされてきた、多点電極列の段階的刺入を可能にした。網膜視蓋投射地図上の広範囲に渡って分布する異なる層に投射している異なる応答特性を持つ網膜神経節細胞の活動を1回の刺入で記録することが可能になった。2、網膜像の拡大の時間経過に依存した、視蓋上での神経活動の放射状の空間的広がりを示すことができた。3、ルーミング刺激に対する網膜神経節細胞の活動様式は、刺激がその受容野中心から提示される時とその他の領域から提示される時では、明らかに異なることが分かった。前者に対しては、刺激提示開始直後から持続時間の非常に長い活動が誘発され、像の急激な拡大以前に活動が停止するのに対して、後者では、急激な拡大の最中に一過性の応答が誘発される。一方、等速刺激に対する網膜神経節細胞の応答は、刺激の開始位置による大きな違いは認められなかった。4、これまで、ルーミング刺激による逃避行動の発現には関与していないと考えられていた網膜神経節細胞R1/2が受容野中心から提示されたルーミング刺激に対してR3同様の活発なスパイク応答を示すことが分かった。5、電極列を400μm以上に深く刺入すると、視蓋神経細胞のスパイク活動を記録することができた。これらの中には、非常に広い受容野、衝突コースヘの厳密なチューニング等、ルーミング感受性神経の特性を示すものも含まれていた。

Research Products

• [Publications] Hideki Nakagawa: "The common behavioral mechanisms underlying collision avoidance to an object expanding in different time course"Zoological Science. 18(Supp). 119 (2001)
• [Publications] Maki Nakata: "Morphological correlates of principal components in the optic tectum revealed by improved golgi-staining technique"Zoological Science. 18(Supp). 119 (2001)
• [Publications] Hideki Nakagawa: "Current source density analysis of ON/OFF channels in the frog optic tectum"Progress in NEUROBIOLOGY. 61(1). 1-44 (2000)
• [Publications] Hideki Nakagawa: "The behavioral mechanism underlying velocity change of the frog escape behavior depending on the spatiotemporal pattern of expansion of a retinalimage"Comparative Biochemistry and Physiology Part A. 127. 371 (2000)
• [Publications] Hideki Nakagawa: "How the frog optic tectum processes and represents visual information-a current source density(CSD)analysis"Comparative Biochemistry and Physiology Part A. 127. 366 (2000)