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低コントラスト刺激の視覚弁別を可能にする神経回路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06537
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関東京大学 (2021)
生理学研究所 (2018-2020)

研究代表者

木村 梨絵  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (60513455)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード神経生理 / 神経回路 / 視覚野 / 行動 / マルチユニット記録 / コントラスト
研究成果の概要

同じ画像を繰り返し見る経験をすることによって、その画像のコントラストが低下して見にくくなった時に強く応答する、低コントラスト優位な神経細胞が一次視覚野において増加した。さらに、この細胞が見にくい画像の視知覚に貢献していることを明らかにした。
次に、この細胞の視覚反応性がどのようなメカニズムによって生じるのかを調べた。学習後には、いずれのコントラストの画像に対しても興奮が強まったが、高コントラストでは、同時に抑制も強まった。このような興奮と抑制のバランスによって、高コントラストでは細胞が興奮しすぎることはなく、低コントラストでは細胞が十分に活動することができ、強い応答が誘導されると示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同じ視覚対象物を繰り返し見ることによって、興奮と抑制のバランスが変化し、低コントラストの視覚刺激に強く応答する細胞が増えて、低コントラストで見にくくなった画像の情報表現に貢献することを示唆する。これによって、経験した画像があいまいになっても知覚することができると考えられる。外界の情報は常に変化するが、脳はその変化に柔軟に対応しており、そのおかげで我々は安定して物を見ることができる。この研究成果は、様々な強さの入力に応じる脳の柔軟な情報表現を新たに提唱する。このような情報表現を組み入れた神経回路モデルを構築することで、人間の持つ安定した視知覚をコンピュータ上に再現することにつながると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 行動に関連した多次元の神経活動の柔軟性2021

    • 著者名/発表者名
      木村梨絵
    • 雑誌名

      日本神経回路学会誌

      巻: 28 号: 3 ページ: 117-126

    • DOI

      10.3902/jnns.28.117

    • NAID

      130008101250

    • ISSN
      1340-766X, 1883-0455
    • 年月日
      2021-09-05
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] The contribution of low contrast-preferring neurons to information representation in the primary visual cortex after learning2021

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura and Yumiko Yoshimura
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 (48) 号: 48

    • DOI

      10.1126/sciadv.abj9976

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Neuronal activity supporting orientation discrimination at low contrast.2022

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Kenichi Ohki, and Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      NEURO2022 第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 方位弁別学習後のラット一次視覚野に見られる低コントラスト優位な神経活動.2021

    • 著者名/発表者名
      木村梨絵, 吉村由美子
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 / 第98回日本生理学会大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activity of low contrast-preferring neurons in rat primary visual cortex during an orientation discrimination task.2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, Yoshimura Y
    • 学会等名
      UK-Japan Neuroscience Symposium 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low-contrast preference of activity in rat primary visual cortex during an orientation discrimination task.2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, Yoshimura Y
    • 学会等名
      The Eighth International Neural Microcircuit Conference -Synaptic Specificity to Circuit Dynamics-
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Involvement of low contrast-preferring neurons in an orientation discrimination task in rat primary visual cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, Yoshimura Y
    • 学会等名
      The 9th Okazaki-Tuebingen-Beijing Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The mechanism for generating low contrast-preferring neurons during orientation discrimination in rat primary visual cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, Yoshimura Y
    • 学会等名
      NEURO2019 (The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The mechanism for generating low contrast-preferring neurons during orientation discrimination in rat primary visual cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      NEURO2019(第42回 日本神経科学大会、第62回日本神経化学会大会)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Involvement of V1 neurons preferring low-contrast stimuli in difficult orientation discrimination.2019

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      FAOPS2019 (the 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Involvement of neurons preferring low-contrast visual stimuli in an orientation discrimination task in rat primary visual cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-contrast preferred spiking activity in rat primary visual cortex during an orientation discrimination task.2018

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      第8回 生理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 方位弁別課題遂行時のラット一次視覚野における低コントラスト優位な神経活動2018

    • 著者名/発表者名
      木村梨絵、吉村由美子
    • 学会等名
      視覚科学フォーラム2018 第22回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Involvement of neurons preferring low-contrast visual stimuli in an orientation discrimination task in rat primary visual cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Learning changes dependence of neuronal responses on the contrast of visual stimuli in rat primary visual cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Rie Kimura, Yumiko Yoshimura
    • 学会等名
      Joint symposium of 10th Optogenetics Research Conference and Second International Symposium on Brain Information Dynamics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 繰り返し見たものは、なぜ見にくくなっても知覚できるのか? ~脳における情報表現の仕組みを明らかに~

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/release/2021/11/post_452.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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