Cortical neural dynamics from visual input to saccade eye movements investigated by ECoG recording

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20653
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90030:Cognitive science-related
• Research Institution: Kyoto University (2020-2021); Institute of Physical and Chemical Research (2019)
• Principal Investigator: Kaneko Takaaki 京都大学, 霊長類研究所, 特定助教 (50744372)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ECoG / Natural Vision / マーモセット / 急速眼球運動 / 視覚

Outline of Final Research Achievements

Numerous studies have shown that the visual system consists of functionally distinct ventral and dorsal streams; however, its exact spatial-temporal dynamics during natural visual behavior remain to be investigated. Here, we report cerebral neural dynamics during active visual exploration recorded by an electrocorticographic array covering the entire lateral surface of the marmoset cortex. Our results not only revealed the spatiotemporal dynamics of ventral and dorsal systems in natural visual behavior, but also showed the neural dynamics of active vision which are efficiently linked to the natural rhythms of visual exploration.

Free Research Field

システム神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

霊長類の視覚系は皮質計算の原理を理解する上で最も優れたシステムの一つであり、そのモデルは最先端の人工知能アーキテクチャの基礎となっている。しかし自然な視覚行動において皮質全域における情報ダイナミクスは不明であった。本研究では近年開発されたマーモセット脳の外側半球ほぼ全体をカバーすることができるECoGアレイ電極を用いることで、皮質の広域な領野から高い時空間解像で神経ダイナミクスを観察することに成功した。これにより自然な視覚行動と神経ダイナミクスがどのように協調し効率よく環境を探索するのかを明らかにした。これらの成果は霊長類視覚系における皮質情報伝搬について新たな視点を提供するものである。