Spatial and temporal characteristics of neural activity of frontal eye field and its anatomical structures

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07730
• 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): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 眼球運動 / 霊長類 / マーモセット / LIP / 意思決定

Outline of Annual Research Achievements

小型霊長類であるマーモセットに、視覚誘導性、記憶誘導性、報酬を伴う意思決定課題など種々の眼球運動関連課題の訓練に成功した。そして、当初の計画通り、FEFを対象に実験を行なうために、カルシウムインジケータを発現するウイルスの注入ならびに観察窓の設置手術を行ったが、当該部位の傾きのある湾曲した形状から、観察窓の維持が困難だった。そこで、まずは実験手法の確率のため、実験がより容易と考えられた頭頂葉の眼球運動関連部位を対象に、マーモセットの１個体について、ウイルスの注入ならびに観察窓の設置手術を行なった。
行動課題の訓練を終えた動物から１光子イメージングを行うことにより、眼球運動関連神経活動を計測し、眼球運動ならびに視覚関連領野を同定した。同定した眼球運動関連部位では、視覚関連領野で見られるような視野の様座な場所にに対応する明瞭なトポグラフィーは見られなかった。他のサルを用いたMRI実験でも、あまり明瞭なトポグラフィーが見られないことが知られているので、その結果と対応すると考えられた。次に、広域２光子顕微鏡実験により、個々の神経細胞の活動を記録し、細胞レベルでの眼球運動関連活動とトポグラフィーを検討した。その結果、頭頂葉の眼球運動関連部位では、視野の様々な場所に選択性（受容野）をもつ細胞が混じり合って存在していることが分かった。このことが、１光子イメージング実験結果で、明瞭なトポグラフィーが見られないことの大きな理由と考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マーモセットに、視覚誘導性、記憶誘導性、報酬を伴う意思決定課題など種々の眼球運動関連課題の訓練に成功した。ただ、本研究の対象部位であるFEFについては、カルシウムインジケータを発現するウイルスの注入ならびに観察窓の設置手術を行ったが、観察窓の状態を良好なまま維持することが難しかった。これは、当該部位の位置が傾いており、また、湾曲した形状であることが理由と考えられた。そこで、まずはイメージング実験の手法を確立することを目的として、観察窓がほどんど傾けないで設置できる頭頂葉で実験を行った。並行して、FEFに適した実験方法を見つけるために、手術で設置しやすい観察窓の形状や、術式の検討を行った。

Strategy for Future Research Activity

イメージング実験の手法はほぼ確立できたので、今年度検討した、FEFに設置しやすい観察窓の形状や術式を用いて、当初の計画通りにFEFの実験を進める。

Causes of Carryover

学会発表のための旅費を計上していたが、コロナウイルスによる状況の変化のため、学会参加を見送ったことで次年度使用額が生じた。当初の計画を年度内に終わらせるべく、効率的に実験を進めることができるように、実験機器を補充するための予算として使用する。