「無意識の視覚-運動系」によるサリエンシー検出機構の全貌

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22220006
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 伊佐 正 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (20212805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金田 勝幸 生理学研究所, 発達生理学研究系, 助教 (30421366) ; 吉田 正俊 生理学研究所, 発達生理学研究系, 助教 (30370133)
• Keywords: 膝状体外視覚系 / 上丘 / サリエンシー / 盲視 / サル / 局所神経回路 / 視床枕

Research Abstract

「無意識の視覚系」の中核をなす構造である中脳上丘の局所回路の構造と機能を明らかにするため、マウスの上丘の浅層のみを含む水平断切片、ないしは中間層の水平断切片を作成し、多チャンネル電気刺激法とレーザーアンケージング法とホールセルパッチクランプ法を用いてそれぞれの層内の水平結合と様々な距離の2点の同時刺激の効果を解析したところ、視覚入力層である浅層では近傍間は興奮、その周辺の領域とは顕著な周辺抑制が観察され、近傍の2点間には非線形的な相乗効果があることが明らかになった。一方、中間層では一般に周辺に抑制野はなく、2点刺激による興奮は単純に線形加算する関係にあった。以上の結果は浅層はサリエンシー(顕著性)の検出、中間層は意思決定の前段階での情報の蓄積、に適した構造であることを示している。一方、このような上丘を介する視覚神経回路を解析するため、サルで上丘に順行性トレーサーBDAを注入したところ、視床枕下部に軸索終末が見られた。そこで、麻酔下で上丘を電気刺激し、順行性に応じるニューロン活動を調べたところ、やはり視床枕下部に単シナプス性の潜時で応答する一群にニューロンが見出された。現在、一次視覚野を一側性に破壊したいわゆる「盲視」のモデルサルにおいてこれらのニューロンの視覚誘導性サッケード遂行時の活動や視床枕下部への機能阻害剤ムシモルの作用を検証する実験を遂行している。

Research Products

• [Journal Article] Neural substrate of spatial memory in the superior colliculus after damage to the primary visual cortex. (2011)
  • Author(s): Takaura K, Yoshida M, Isa T
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 31 Pages: 4233-4241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A circuit model for saccadic suppression in the superior colliculus. (2011)
  • Author(s): Phongphanphanee P, Mizuno F, Lee PH, Yanagawa Y, Isa T, Hall WC
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 31 Pages: 1949-1954
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organization of GABAergic inhibition in the motor output layer of the superior colliculus. (2011)
  • Author(s): Sooksawate T, Isa K, Behan M, Yanagawa Y, Isa T
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 33 Pages: 321-332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lesion of Primary Visual Cortex in Monkey Impairs the Inhibitory but Not the Facilitatory Cueing Effect on Saccade. (2011)
  • Author(s): Ikeda T, Yoshida M, Isa T
  • Journal Title: Journal of Cognitive Neuroscience Volume: 23 Pages: 1160-1169
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Expression of halorhodopsin for suppression of neuronal transmission in the central nervous system of the mouse and monkey with viral vectors. (2010)
  • Author(s): M.Kinoshita, K.Kaneda, H.Kasahara, N.Hatanaka, R.Matsui, S.Chiken, K.Isa, H.Mizukami, K.Ozawa, D.Watanabe, A.Nambu, T.Isa
  • Organizer: 第41回生理研国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知)
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] How motion is encoded by sensory afferent ensembles? (2010)
  • Author(s): T.UMEDA, T.SAKATANI, O.YAMASHITA, M.SATOH, J.MORIMOTO, K.SEKI, M.KAWATO, T.ISA
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Pathway specific optical inhibition of retino-collicular transmission by halorhodopsin expressed with viral vectors in mice. (2010)
  • Author(s): Kaneda K, Kasahara H, Matsui R, Katoh T, Mizukami H, Ozawa K, Watanabe D, Isa T
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] The role of perilesional area for functional compensation of manual dexterity after primary motor cortex lesion in macaque monkeys. (2010)
  • Author(s): Murata Y, Higo N, Hayashi T, Nishimura Y, Oishi T, Tsukada H, Isa T, Onoe H
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Improvement of a flexible Parylene ECoG electrode for long-term stable recording. (2010)
  • Author(s): Suzuki T, Kotake N, Fukayama O, Takeuchi S, Watanabe H, Isa T, Sawahata H, Toda H, Hasegawa I, Mabuchi K
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Differential SPP1 expression between two new world monkeys : Correlation with the ability of dexterous finger movement. (2010)
  • Author(s): Yamamoto T, Oishi T, Higo N, Sato A, Murayama S, Nishimura Y, Murata Y, Yoshino-Saito K, Isa T, Kojima T
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] How motion is encoded by sensory afferent ensenbles? (2010)
  • Author(s): Umeda T, Sakatani T, Yamashita O, Satoh M, Morimoto J, Seki K, Kawato M, Isa T
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Effect of early rehabilitative training after spinal cord lesion in macaque monkeys. (2010)
  • Author(s): Sugiyama Y, Higo N, Saito-Yoshino K, Murata Y, Nishimura Y, Oishi T, Isa T
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Retinotectal pathway plays a critical role to send the visual information for saccade control after the lesion of primary visual cortex. (2010)
  • Author(s): Kato R, Takaura K, Ikeda T, Yoshida M, Isa T
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Optogenetically induced suppression of neural activity in the macaque primary motor cortex. (2010)
  • Author(s): M.Kinoshita, K.Kaneda, H.Kasahara, N.Hatanaka, R.Matsui, S.Chiken, K.Isa, H.Mizukami, K.Ozawa, D.Watanabe, A.Nambu, T.Isa
  • Organizer: Neuroscience 2010 (SfN)
  • Place of Presentation: サンディエゴ(USA)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] How to design the high performance BMI by ECoG signals (2010)
  • Author(s): 伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Regression of forearm reach and grasp movement trajectories using intracortical local field potentials and electrocorticogram signals in monkey primary motor cortex (2010)
  • Author(s): 渡辺秀典、山下宙人、澤畑博人、坂谷智也、戸川森雄、吉田正俊、戸田春男、佐藤雅昭、長谷川功、鈴木隆文、川人光男、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 第一次視覚野損傷ザルにおける色の顕著性に基づいた視覚探索 (2010)
  • Author(s): 吉田正俊、Laurent Itti, David Berg, 池田琢朗、加藤利佳子、高浦加奈、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 第一次視覚野損傷後のサッケード運動機構における網膜視蓋経路の役割 (2010)
  • Author(s): 加藤利佳子、高浦加奈、池田琢朗、吉田正俊、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Optogenetically induced suppression of neural activity in the macaque motor cortex. (2010)
  • Author(s): 木下正治、金田勝幸、笠原洋紀、畑中信彦、松井亮介、知見聡美、伊佐かおる、水上浩明、小澤敬也、渡辺大、南部篤、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Coding of hand/arm trajectories by neuronal activity in dorsal root ganglia of monkeys (2010)
  • Author(s): 梅田達也、坂谷智也、森本淳、山下宙人、佐藤雅昭、関和彦、川人光男, 伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] ウイルスベクターを介したハロロドプシンの発現によるマウス網膜-上丘シナプス伝達の経路特異的抑制 (2010)
  • Author(s): 金田勝幸、笠原洋紀、松井亮介、加藤智子、水上浩明、小澤敬也、渡邉大、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 脊髄損傷サルにおける一次運動野手指制御領域から脊髄への軸索投射の定性的及び定量的解析 (2010)
  • Author(s): 吉野紀美香、西村幸男、大石高生、伊佐正
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Estimation of common features shared by multiple sensor data including neural recordings. (2010)
  • Author(s): Morimoto J, Umeda T, Sakatani T, Isa T
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Increased expression of SPP1 in the ventral premotor cortex of the macaque monkey after spinal cord lesion. (2010)
  • Author(s): Yamamoto T, Higo N, Sato A, Nishimura Y, Oishi T, Murata Y, Saito-Yoshino K, Isa T, Kojima T
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Area-specific regulation of gene expression in monkey motor cortices during recovery from spinal-cord injury. (2010)
  • Author(s): Sato A, Higo N, Oishi T, Nishimura Y, Yamamoto T, Murata Y, Saito-Yoshino K, Tsuboi F, Takahashi M, Onoe H, Isa T, Kojima T
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] The laternal interaction between two stimuli in the mouse superior colliculus slices. (2010)
  • Author(s): Phongphanphanee P, Yanagawa Y, Isa T
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] The lateral intraparietal are participates in visuomotor control after primary visual cortex lesion. (2010)
  • Author(s): Onoe H, Kato R, Ikeda T, Kawahara M, Onoe K, Takaura K, Yoshida M, Tsukada H, Isa T
  • Organizer: Neuro 2010
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Extrageniculate visual system in the control of visually guided saccades (2010)
  • Author(s): 伊佐正
  • Organizer: 欧州神経科学学会(FENS Forum)Special lecture
  • Place of Presentation: アムステルダム(オランダ)
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] Expression of halorhodopsin for suppression of neuronal transmission in the central nervous system of the mouse and monkey with viral vectors. (2010)
  • Author(s): M.Kinoshita, K.Kaneda, H.Kasahara, N.Hatanaka, .R.Matsu, S.Chiken, K.sa, H.Mizukami, K.Ozawa, D.Watanabe, A.Nambu, T.Isa
  • Organizer: 第16回日本遺伝子治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 栃木総合文化センター(栃木)
  • Year and Date: 2010-07-01
• [Presentation] サルに"おける皮質脊髄路損傷後の機能代償過程での一次運動野と側坐核の間のconnectivityの変化 (2010)
  • Author(s): 伊佐正
  • Organizer: 第51回日本神経学会(シンポジウム)
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム(東京)
  • Year and Date: 2010-05-22
• [Presentation] 脊髄損傷後の巧緻運動の回復機構 (2010)
  • Author(s): 伊佐正
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会(シンポジウム)
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール(岩手)
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Book] Handbook of Brain Microcircuits (2010)
  • Author(s): Kaneda K, Isa T
  • Total Pages: 311-316
  • Publisher: Oxford University Press