2016 Fiscal Year Research-status Report
運動視覚におけるマルチスケール神経情報処理機構の解明
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15K06709
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三浦 健一郎 京都大学, 医学研究科, 助教 (20362535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹村 文 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90357418)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 運動視覚 / 眼球運動 / 生理学 / 脳・神経 / 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視覚システムは高度に並列化された神経経路からなる。本研究で対象とする運動視覚においては、大脳皮質の内外を通る複数の神経経路から構成されることが知られており、それぞれの神経経路では異なる空間解像度あるいは時間解像度で視覚運動情報が抽出され、それらの結果を統合することによって最終的な出力に到ると考えられる。視野の動きによって起こる視運動性反応には情報処理のスケール（解像度）が異なる複数の神経経路が関わると考えられ、その視覚－運動システムではまさにそのようなマルチスケール情報処理が行われていると考えられる。本研究では、視野の動きを解析するシステムとその出力としての眼球運動反応に着目し、運動視覚システムのマルチスケール情報処理のメカニズムの解明を目指す。
平成２８年度では、様々な空間周波数で輝度あるいは色が変化する正弦波縞を様々な時間周波数で動かしたときに起こるサルの眼球運動反応を詳細に解析し、輝度運動と色運動の時空間周波数特性の違い及び輝度運動と色運動情報の統合様式を解明し、その成果がEur J Neurosciに掲載された。また、眼球運動時に大脳皮質背側MST野が視覚刺激の網膜上の動きを表現することを示し、その成果がSci Reportsに掲載された。さらに、ヒトを対象とした研究で、位相が９０度異なる二枚の正弦波縞刺激を様々な時間間隔で提示して得られた眼球運動から視覚システムの時間解像度を定量化する方法を開発し、その成果がNeurosci Res誌に掲載された。また、同様の方法を用いてサル及びマウスの視覚システムの時間フィルタ特性の定量化を行い、その成果を平成２9年度に学会報告予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２８年度までに、ヒトとモデル動物の視覚システムの時空間解像度を明らかにするための実験手続きと、視覚システムのフィルタ特性を定量的に求めるための解析方法を開発した。コンピュータグラフィクスを用いた視覚刺激呈示システム及び、眼球運動と神経活動の同時記録システムを研究代表者及び研究分担者の研究実施機関に作成、導入済みであり、ヒトとモデル動物を対象とした行動実験を継続して実施する体制を整えている。ヒトを対象とした研究では、視覚システムの時空間周波数特性について眼球運動を用いて調べる方法を確立し、その成果の一部は研究会などで報告すると共に論文誌に掲載されている。また、異なる反応フェーズで特性に違いがあることを示す所見を得ており、本成果について論文作成中である。マウスの視覚特性についての行動データの解析も順次進めており、運動錯視刺激に対する視運動性眼球運動については平成２７年度に学会報告を行った。さらに視覚の時間周波数特性の定量化と視覚システムの時間フィルタ特性の定量化、それらの特性の霊長類との差異について、次年度の学会報告を予定している。サルを対象とした研究では、ヒトを対象とした行動実験で確立した実験課題を３頭のサルに対して適用し、視覚システムの時空間周波数特性を調べるための行動データの収集と解析を実施すると共に、視覚の時間周波数特性の定量化と視覚システムの時間フィルタ特性の定量化を進めている。同時に、同様の実験課題を用いた大脳皮質の活動計測と不活性化実験を進めている。尚、サルを用いた研究の成果の一部は国際的な論文誌に掲載済であり、他の成果についても次年度の学会報告を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に引き続き、ヒトと動物を対象として視運動性反応のデータを継続的に収集すると共に、詳細な解析を行い、論文誌に順次投稿する計画である。また、平成２９年度は、サルの大脳皮質の活動計測と不活性化実験を中心に進めてゆく計画である。サル大脳皮質の活動計測では、主に大脳皮質のMT野とMST野を対象として、行動課題を実施しているサルの脳の活動を計測し大脳皮質のニューロンの時間特性を調べる。さらに、これらの領野を薬理学的に不活性化するその前後で視運動性反応の時空間周波数特性や視覚システムのフィルタ特性を比較し、眼球運動反応に関わる複数の視覚情報処理経路の特性を明らかにする計画である。取得済みのデータに加えて、これから得られる新たなデータを用いた構成的研究を引き続き行い、運動視の情報処理メカニズムと運動生成メカニズムを組み合わせて眼球運動制御モデルを構成する。モデルを用いたシミュレーションを行い、複数の経路で行われた視覚情報処理の出力がどのように統合されて運動出力に至るかについて、一連のプロセスを理解する計画である。
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| Causes of Carryover |
本年度に予定していた実験動物の購入、その実験動物を用いたトレーニング及び実験を次年度に行うこととしたためである。また、論文投稿の一部を次年度に行うこととしたためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、実験動物の購入、実験用消耗品、共同実験および研究成果報告のための旅費、論文誌投稿のための費用として使用する計画である。
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Research Products
(6 results)
