Elucidating the neural basis of sensory-motor transformation by mapping information representation and causality in the rodent cerebral cortex

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20684
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Kawabata Masanori 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (00907727)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 感覚・運動情報処理 / システム神経科学 / 大脳皮質 / 電気生理学 / 心理物理学

Outline of Final Research Achievements

In this study, to elucidate the neural mechanisms of sensorimotor transformation in the rodent cerebral cortex, simultaneous multi-region multi-cellular recordings were performed from the rat cerebral cortices during a visual stimulus responsive lever pulling task. The obtained spike activity for each single neuron was divided into components using an original algorithm. The relevance of each component to sensory and motor information was examined. Then, we found that there was a cluster of neurons in a part of the higher-order visual area whose activity increased on trials with motor responses while firing at the same timing as the visual stimuli. These neurons may be related to perception or transformation process, which are intermediate processes between sensory and motor transformation.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で見出した視覚刺激に合わせたタイミングで発火しつつも運動応答のあった試行で活動が大きくなっているニューロンは、感覚・運動変換の中間過程にあたる知覚や変換のプロセスに関連している可能性があり、このニューロンの入出力領域を調べることで知覚や変換の詳細な神経メカニズムを解く糸口となり得る。
本研究で開発したスパイク活動をコンポーネントごとに分割するアルゴリズムは、少ないパラメータで様々な時系列データを変化点ごとに分割することが可能であり、神経科学のみならず他の分野においても新たな知見を与える可能性がある。