2022 Fiscal Year Annual Research Report
マウス視覚野における階層的ネットワークの形成過程の解明
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21K15181
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村上 知成 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (50827087)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 視覚経路 / 経路発達 / 高次視覚野 / 視床核 / 網膜自発活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の脳は、階層的かつ並列的な神経ネットワークにより、高度な感覚処理を実現しています。視覚系では、複数の高次視覚野（HVA）が腹側および背側ストリームを構成し、物体の形や動きなどの異なる視覚的特徴を並行して処理しています。高次視覚野は、皮質-皮質結合だけでなく、視床の高次核である外側後核（LPN）からの視床-皮質突起を介して視覚情報を受け取っています。この階層的かつ並列的な視覚ネットワークは、霊長類、げっ歯類、肉食動物に保存されており、視覚情報処理の基本構造と考えられています。発達期において、この複雑な視覚ネットワークは、分子制御と神経活動の両方の助けを借りて形成されます。網膜から一次視覚野に至る視覚経路の発達過程はよく研究されている一方、HVAやLPNを含む腹側および背側経路の配線がいつ形成されるかは、まだほとんどわかっていませんでした。
視覚ネットワークの発達に関する古典的な仮説には、神経結合が下位から上位の領域へと階層的な構造に沿って順次形成されるというボトムアップ理論があります。しかし、この逐次的な戦略は、多数の領域間結合からなる視覚ネットワーク全体を構築するためには非効率的であると考えられます。本研究では、複数の発達段階における自発神経活動の広視野Ca2+イメージングと解剖学的ニューロトレースを用いて、階層的視覚ネットワークがどのように発達していくのかを調べました。その結果、皮質間の結合が形成される前に一次視覚野は低次視床核のdLGNから、全てのHVAはLPNからの投射が形成されていることが分かりました。この並列な経路は網膜の自発活動を独立に伝播しており、この網膜自発活動の助けを借りて、その後皮質間結合を形成していました。このように我々の脳は視床核を経由した並列経路を先に形成することで、効率的に視覚ネットワークを形成することを解明しました。
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