Neural mechanisms of perceptual decision

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K13274
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 阿部 央 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (10711161)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 視覚 / 解剖 / 霊長類 / MT野 / トレーサー / マーモセット

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、MT野の神経投射を明らかにした論文を発表した。
研究には2頭のマーモセットを用いた。最初に、麻酔下で、硬膜を残したまま光学内因性信号計測を行い、MT野を含む範囲のレチノトピーマップを作成した。それに基づいて、中心窩、周辺上視野、周辺下視野に対応するMT野内の3箇所に、異なる蛍光タンパク質を発現する順行性のウイルストレーサーを注入した。注入してから3週間後に灌流固定を行い、脳切片を作成し、蛍光画像を取得して解析した。
MT野からは、後頭葉(V1野,V2野,V3野,V4野)、側頭葉(MTC野, MST野, FST野, FSTv野)、頭頂葉(V3A野,V6野,V6A野,AIP野,LIP野,MIP野)、前頭前野皮質(8野)ならびに第一次運動野に投射していることが分かった。2つの注入を行った個体では、どちらの注入もAIPと8野への投射が見られたが、投射先の重なり合いは見られなかった。このことから、MT野からAIPならびに8野への投射は、視野内の空間に対応した神経投射関係があることが示唆された。第一次運動野への投射は、他の動物種も含めて初めて得られた知見である。投射先のほとんどの脳領野は、3つのトレーサー注入において共通に見られた。
これらの神経投射先を、視覚の研究で広く用いられているマカクザルの神経解剖学的研究で得られた知見と比較して検討した。ほぼすべての神経投射先は、マカクザルと同様なものであり、マーモセットは視覚の研究においても、ほぼ同等なモデル動物として検討可能なことが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、実験手技の向上の為、共同研究先で2光子イメージング実験を行った。課題としては、空間ワーキングメモリー課題を用い、課題遂行中のサルの前頭前野皮質の浅層の神経細胞からカルシウムイメージングを行った。2割ほどの神経細胞で、課題関連活動が見られた。これは、これまでの電気生理学的手法で得られた知見とほぼ同様である。これに加えて、神経細胞の空間分布を調べている。この共同研究で得られた、覚醒下のサルの実験で用いられた実験手技や、開発した解析プログラムを今後の研究で利用する。

Strategy for Future Research Activity

今後は、カルシウムインジケーター(GCaMP6s)をコードするウイルスをMT野に注入し、麻酔下のMT野の神経細胞の視覚応答として、カルシウムシグナルを計測する。それにより、詳細なMT野の機能構造を明らかにする。また、MT野に近い、背側の経路の神経活動と神経投射についても調べ、腹側経路に比べてあまり調べてこられなかった領野の機能と構造の関係について調べていく。

Causes of Carryover

今年度は、実験手技向上の為、共同研究を行ったため、使用額に変更が生じた。次年度は、当初の予定通りに計画を進める。

Research Products

• [Journal Article] Axonal Projections From the Middle Temporal Area in the Common Marmoset (2018)
  • Author(s): Hiroshi Abe, Toshiki Tani, Hiromi Mashiko, Naohito Kitamura, Taku Hayami, Satoshi Watanabe, Kazuhisa Sakai, Wataru Suzuki, Hiroaki Mizukami, Akiya Watakabe, Tetsuo Yamamori and Noritaka Ichinohe
  • Journal Title: Frontiers in Neuroanatomy Volume: 12 Pages: 89
  • DOI: 10.3389/fnana.2018.00089
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] マーモセットMT野の神経線維投射マップ (2018)
  • Author(s): Hiroshi Abe, Toshiki Tani, Hiromi Mashiko, Naohito Kitamura, Taku Hayami, Satoshi Watanabe, Kazuhisa Sakai, Wataru Suzuki, Hiroaki Mizukami, Akiya Watakabe, Tetsuo Yamamori and Noritaka Ichinohe
  • Organizer: 日本神経科学大会
• [Presentation] Axonal projections from area MT in the common marmoset (2018)
  • Author(s): Hiroshi Abe, Toshiki Tani, Hiromi Mashiko, Naohito Kitamura, Taku Hayami, Satoshi Watanabe, Kazuhisa Sakai, Wataru Suzuki, Hiroaki Mizukami, Akiya Watakabe, Tetsuo Yamamori and Noritaka Ichinohe
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Int'l Joint Research