2019 Fiscal Year Research-status Report
Area specific representation in mouse visual cortex
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19K07793
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 盛史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (30723259)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高次視覚野 / マウス / 2光子カルシウムイメージング / デコーディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マウス大脳皮質高次視覚野の情報表現の解明を目的とした。まず、本研究の基盤となる画像再構成の解析手法に関して論文を報告した（Yoshida and Ohki., 2020）。この論文では、自然画像に対する一次視覚野（Ｖ１）の神経活動を記録し、その神経活動から実際に提示していた自然画像をある程度の精度で復元できることを示した。また、個々の自然画像は２０個程度の細胞で復元できること、神経活動の試行間のばらつきにも関わらず、試行間で比較的安定した画像が復元できることを明らかにした。
マウスの高次視覚野にも高等哺乳類と同様に形と動きを担う２つの経路がある。その内、形に関与するとされる外側高次視覚野での視覚情報処理を調べる目的で、覚醒下マウスのＶ１、及び高次視覚野のLM、ＬＩから2光子カルシウムイメージングにより神経活動の記録を行った。今後はそれぞれの領野間での情報表現の違いを解析していく予定である。
また、学習に伴う情報表現の変化を調べる目的で、単純な静止図形の弁別課題をマウスに学習させた。学習に伴い活動が変化する領野を調べるために、広域１光子カルシウムイメージングにより、学習過程の神経活動を領野レベルで測定した。予備的な解析の結果、学習初期では課題中の視覚応答は一次視覚野、および高次視覚野全般で観察されたが、学習が進むにつれ、特定の領野の活動は維持されるが、他の領野の活動は減少する傾向が見られた。また、報酬と連合された図形に対する視覚応答はある程度維持されるが、報酬と連合されていない図形に対する視覚応答は学習過程で減少する傾向にあった。
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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
マウス一次視覚野の神経活動からの刺激の画像を再構成することにより、神経活動に含まれる情報を評価する解析手法に関して論文として報告した。今年度は多くの時間をこの論文の投稿に費やしたが、この手法は本研究の基礎となる解析手法のため、最終的に論文報告できたことは大きな進捗である。
データの取得に関しては、覚醒下マウスの一次視覚野、及び形の情報処理に関与するとされる外側高次視覚野（LM, LI）からの神経活動記録を中心に行った。最終的なサンプル数とてしてはまだ十分ではないが、既存の解析手法の確認や、新規解析手法の開発など、予備的な解析に使用するためのデータを取得することができ、現在は随時解析を進めている最中で、順調に進捗していると言える。それに対して、動きの視覚情報処理に関しては、自然動画に対する視覚応答を取得する予定であったが、こちらに関してはまだ、着手できておらず、今後の課題である。
学習に伴う情報処理の変化を調べる目的で、新規の図形弁別の行動課題の実験系を確立した。さらに、予備的解析ながら、学習過程での領野レベルでの神経活動の変化を調べ、学習に伴い活動が変化する領野をいくつか同定することができた。この点に関しても十分な進捗といえる。
また、2光子カルシウムイメージングと同時に、光遺伝学的手法により単一細胞レベルでの神経活動を制御する実験系を確立した。この手法により、特定の細胞を刺激し、その影響が領野内・領野間で他の細胞にどの程度伝わるのかを調べることが可能となり、今後の実験に利用していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
データの取得に関しては、引き続き形の情報処理に関する外側高次視覚野からの神経活動記録を継続するとともに、動きの情報処理に関与するとされる前方あるいは内側に位置する高次視覚野からの神経活動記録も行う。特に、自然動画への視覚応答の記録を行う予定である。データの解析においては、領野間での応答特性や受容野の違いを調べる。また、画像再構成の手法を用いて集団活動に含まれる情報の評価を行う。画像再構成の解析手法に関しては、静止画に対する解析手法は確立しているので、今後は動画の再構成の解析手法の確立を目指す。
学習による情報表現の変化を調べる目的で、図形弁別課題を学習させたマウスと課題を行っていないマウス、あるいは学習前後での視覚情報表現の変化を調べる。まず、広域カルシウムイメージングにより、学習過程で視覚応答が変化する領野を同定する。その後、同定された領野を中心に、視覚応答、受容野、集団活動に含まれる情報などの学習による変化を調べる。特に、学習により細胞間の相関活動が上昇するという報告があるので、報酬と連合された刺激あるいはその刺激がもつ視覚特徴に対する視覚応答での相関活動や、相関活動が集団活動での情報量に与える影響などを調べる。また、細胞レベルの光遺伝学的手法を用いて、特定の神経細胞を活動させたときに、その影響が周囲の細胞にどの程度影響を与えるのか、学習前後でその様式は変化するのか、を明らかにする。
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Research Products
(3 results)
