The mechanism of inter-areal communication in neural systems by neural trajectories

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K07716
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: KURIKAWA Tomoki 関西医科大学, 医学部, 助教 (20741333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半田 高史 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (40567335)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 神経系の領野間通信

Outline of Final Research Achievements

We were able to construct a neural network model consisting of three types of inhibitory cells and a single excitatory cell. Initially, using a model focused on the hippocampus and the medial entorhinal cortex as specific targets, we demonstrated the ability to control communication between dynamic regions. Furthermore, we analyzed whether such dynamic communication could be identified as anatomical features, such as connectivity patterns. As a result, we demonstrated that the strength of connections from PV cells to SOM (or LTS cells) is crucial.

Additionally, we simultaneously conducted an analysis of neural activity data between the dorsomedial prefrontal cortex and the posterior dorsomedial striatum, revealing that activity occurring tens of milliseconds before in the striatum correlates with synergistic information between the cortex and the striatum.

Free Research Field

計算論的神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、様々な測定方法や神経活動のリアルタイムデーコンディング方法の急速な進展により、認知機能を遂行中の神経系がどのように活動しているかはかなり理解されてきている。しかし、これらは現象論的であり、その背後にある機構が何なのかはまだまだ発展途上にある。とくに、神経系は複数の領野が協同して活動することで認知機能を発現していることは明らかであるが、領野間でどのように協同しているのかという点はよくわかっていない。本研究では、この点についてモデルとデータを組み合わせて取り組む研究であり、その成果は様々な局面で測定されている神経活動の背後にある機構解明につながると期待される。