2020 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of principles for developing functional neuronal circuits by learning
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17KT0115
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
木村 梨絵 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特任助教 (60513455)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2021-03-31
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| Keywords | 試行間ばらつき / 神経生理 / 神経回路 / 学習 / 行動 / マルチユニット記録 / 視覚野 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物学における多くの事象は、“揺らぎ”を含んでいる。本研究では、特に、学習によって神経回路が揺らぎを含みながら変化していき、依然として揺らぎをもった状態で、機能的神経回路が創成されることを明らかにすることを目指した。
これまでに、難易度が異なる視覚弁別課題を遂行するラットの一次視覚野の神経活動を解析した。この結果、学習で特徴的な神経活動を示すようになり、また細胞集団の神経活動は、学習前後で大きな試行間ばらつきを維持しているものの、学習後には精度高く情報を表現するようになることが明らかになった。さらに、学習によって、縦縞・横縞の発火頻度の違いが、単一細胞レベル、多細胞レベル、いずれにおいても、大きくなることによって、分離した情報表現を可能にし、揺らぎながらも正確な情報表現を実現すると考えられた。
令和２年度では、まず、一次視覚野において、Cue刺激を提示して弁別する視覚刺激を提示するまでの間で徐々に神経活動が増大するAnticipatory Signalが観察された。これは、学習の前後で弱い変化は観察されたものの、大きくは変化しなかった。一方、麻酔をかけるとほとんど観察されなくなった。つまり、学習前であっても、覚醒状態であれば、高次の脳領野などからのAnticipatory Signalは存在することがわかった。次に、縞刺激提示中の神経活動、特に、高次の脳領野と一次視覚野の間の協調的神経活動を解析したところ、学習後には協調的神経活動が増大し、難易度の高い刺激を提示した場合は双方向の因果が観察された。以上から、学習前からAnticipatory Signalは一次視覚野で観察されるが、学習後に難易度の高い視覚弁別をする時には、さらに一次視覚野と高次の脳領野の間で双方向に影響するような協調的神経活動が観察されるようになると考えられた。
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Research Products
(1 results)
