2021 Fiscal Year Research-status Report
サル低次視覚野神経細胞の高次元機能モデルと微小神経回路
| Project/Area Number |
20K11885
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
佐々木 耕太 大阪大学, 生命機能研究科, 特任講師(常勤) (40467501)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 受容野 / 刺激選択性 / 機能モデル / 微小神経回路 / 機能的結合 / データ駆動 / データマイニング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
私たちが日常的に享受している豊かな感覚体験は、どのような神経回路に支えられているのだろうか？霊長類では、いわゆる五感のうちで特に視覚が発達している。大脳皮質感覚領野のひとつのモデル系であり、「ものが何であるか」判別する物体視に重要な、マカク属サル１次視覚野、および４次視覚野から多数の神経細胞の伝記的活動を同時に記録し、それぞれの細胞が担う機能を明らかにした上で、どの細胞同士に接続があるのか調べた。
１次視覚野神経細胞の顕著な特徴は、方位に対して選択的に応答することである。多くの先行研究では、接続のある細胞同士は選択的に応答する方位も似ているのか検討してきた。
しかし、視覚野神経細胞の応答に寄与する視覚特徴は方位だけではない。そこで、私は、神経細胞の応答に寄与する視覚特徴をできるだけもらさぬよう高次元で扱い、この高次元の特徴空間において神経細胞の視覚刺激選択性をデータマイニングの手法により同定した（データ駆動型科学）。同時に計測した神経細胞のすべてのペアについてスパイク列の相互相関を求めることで、細胞間の機能的結合を得た。
その結果、４次視覚野では1次視覚野とは違い、選択的に応答する方位が直交するほど異なっていても細胞同士に接続があるものもあることがわかった。このような基礎的な知見は、階層的に構成されている霊長類視覚皮質において細胞間接続によってどのように視覚情報が符号化され、個体にとって重要な情報が抽出されるのか、理解する上で重要である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
麻酔・不動化したマカク属サルから昨年度までに記録した複数細胞のスパイクを含む電位波形から、KiloSort (Pachitariu et al., 2016)により単一細胞由来のスパイクを弁別した。単一細胞のスパイク列と呈示した刺激列との関係をデータマイニングの方法により検討し、それぞれの細胞が高次元の視覚特徴空間内においてどのような視覚特徴に選択的に応答しているのか調べた。同時に記録できた神経細胞のすべてのペアについて、時間差を変数とするスパイク頻度（相互相関）を求め、細胞間の機能的結合を検討した。
1次視覚野、4次視覚野、それぞれについて個々の神経細胞の応答特性を多次元的にまとめた。また、それぞれの視覚領野での平均的な応答特性を求めた。この平均的な応答特性をもとに（すなわち、1次視覚野神経細胞は4次視覚野神経細胞より一般に選択性が鋭い傾向にあるので、例えば「最適方位が20度違う」の意味はそれぞれの領野の細胞にとって同じではないということを考慮して）、どのような応答特性を持つ細胞同士に機能的結合があるのか、細胞間での最適方位の差と最適空間周波数の差の２次元平面において統計的に調べた。
学会にて成果を発表した。国際誌に投稿するために論文を準備している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
解析を終え、成果を論文として出版する。
|
| Causes of Carryover |
コロナ感染拡大防止のため、海外出張を断念した。
英文校閲、論文出版のために使用する。
|
