視覚誘発性行動におけるシンクロナスオシレーションの機能的意義の解明

• Project/Area Number: 14710040
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 実験系心理学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石金 浩史 東京大学, 大学院・人文社会系研究科, 助手 (30323562)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2002: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: シンクロナスオシレーション / ゲシュタルト / カエル / 視覚系 / 網膜 / ディミング検出器 / 神経節細胞 / 相関関数 / 同期的周期的発火 / 逃避行動

Research Abstract

視覚系におけるシンクロナスオシレーション(SO)は視覚対象の大きさや連続性に依存して観察される細胞集団による位相のあった周期的な同期発火である。この現象はゲシュタルト的知覚統合の神経基盤として注目されているが、機能的意義には不明な点が多い。カエル網膜には、受容野が比較的大きく、大きな黒い影に対してよく応答するディミング検出器と呼ばれる神経節細胞があり、SOが観察される。ディミング検出器は逃避行動に関係する情報を脳に送っていると考えられており、この行動を指標とすることでSOの機能的意義を検討した。カエルは暗いスポット光がある程度の大きさまで拡大する刺激に対して逃避行動を示す。マルチ電極をカエルの剥離網膜標本に適用し、ディミング検出器群のスパイク発火を同時記録したところ、暗いスポット光が拡大する刺激に対してSOが観察された。このSOはGABAA受容体の阻害剤を投与すると抑制され、GABAC受容体の阻害剤を投与すると増強された。さらにカエルの眼球にGABAA受容体の阻害剤を投与したところ、暗いスポット光に対する逃避行動が観察されなくなった。一方、GABAC受容体の阻害剤を投与したところ、逃避行動の生起確率が上昇し、より小さいスポット光に対しても逃避行動を示すようになった。薬物投与によるディミング検出器の発火頻度の変化では行動の変化は説明できなかった。また、薬物投与後もディミング検出器以外の神経節細胞のスパイク発火数に有意な変化はなく、発火パターンにも一貫した変化は観察されなかったため、他神経節細胞の活動変化によって逃避行動が影響を受けたということも考えられなかった。したがって、カエル網膜ディミング検出器群のSOは逃避行動に必要な視覚情報を脳に送るために重要な役割を果たしていることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Pharmacological suppression of oscillatory synchronized discharge in retinal ganglion cells inhibits escape behavior of the frog (2004)
  • Author(s): Gangi, M., Hiriuchi, Y., Honda, S., Ishikane, H., Tachibana, M.
  • Journal Title: The Japanese Journal of Psychonomic Science 23・1 Pages: 109-110
• [Journal Article] The oscillatory synchronization in retinal ganglion cells plays a key role in visually evoked escape behavior (2004)
  • Author(s): Gangi, M., Ishikane, H., Horiuchi, Y., Honda, S., Tachibana, M.
  • Journal Title: Neuroscience Research 50
• [Publications] 石金 浩史: "視覚系における神経活動と選択的注意"心理学評論. 46・3. 357-370 (2004)
• [Publications] 立花 政夫, 石金 浩史: "網膜における同期的・周期的スパイク発火の生成と機能"蛋白質核酸酵素. 49・3. 478-485 (2004)
• [Publications] Tachibana, M., Ishikane, H., Gangi, M., Arai, I., Asaka, T., Du, J.: "Neural Mechanisms of Synchronous Oscillations in Retinal Ganglion Cells in : The Neural Basis of Early Vision, A.Kaneko (ed.),pp.59-60"Springer-Verlag Tokyo. 253 (2003)
• [Publications] Hiroshi ISHIKANE, Mie GANGI, Masao TACHIBANA: "Synchronous oscillations in frog retinal ganglion cells"The Japanese Journal of Psychonomic Science. 21(1). 47-48 (2002)