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嗅周皮質における高次な多感覚統合メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J12634
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分10040:実験心理学関連
研究機関同志社大学

研究代表者

大貫 朋哉  同志社大学, 脳科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード記憶 / 神経細胞 / 神経情報表現 / 嗅周皮質 / 視覚 / 嗅覚 / ポピュレーションコーディング / 意思決定 / 神経表象 / 多感覚統合 / 報酬
研究開始時の研究の概要

本研究は、異なる種類の感覚情報から同一の対象が認知されるメカニズムについて、神経細胞が担う情報統合の観点から明らかにするものである。具体的アプローチとして、個々の事象の記憶を担うとされる嗅周皮質の神経細胞に着目し、それらの発火活動と高次な記憶課題を実行している際の動物の行動との関連を詳しく解析する。さらに、光照射による神経活動操作を可能とする光遺伝学的手法を用いて、神経細胞の活動を課題中の様々なタイミングで抑制した場合に、実際の動物の認知にどのような影響があるのかを検討する。

研究実績の概要

我々は異なる感覚モダリティの情報から同一の対象を認識することができる。このような認知は、多様な感覚情報をそれらの意味的な共通性に基づいて統合し、記憶することで実現されていると考えられる。そのような記憶は側頭葉に位置する嗅周皮質の神経細胞の活動により担われていると考えられてきた。本研究では、嗅周皮質が実際に多感覚情報を統合しているのか否かを明らかにすることを目指した。前年度までの結果により、嗅周皮質の神経細胞は与えられた刺激のモダリティ(視覚/嗅覚)に関わりなく、それらの刺激が指示する左右の選択反応を表現していることが分かり、またそのような表現が刺激の提示中や、水報酬を得た時など多様なイベントでみられることも分かった。本年度の追加解析により、そうした選択反応の表現は動物の姿勢や視野、場所情報やリッキング行動などの交絡要因に関係なく頑健であることが分かり、動物が選択反応という抽象的な情報を嗅周皮質において表現していることが示された。さらに、嗅周皮質の多くの細胞が刺激呈示中と報酬時の両方において、左右の選択情報を表現していることが明らかになった。このことは、嗅周皮質の神経細胞が刺激と報酬の連合関係を保持する役割を持ち、多感覚に由来する広範な情報をそれらの意味的な関係に基づいて統合していることを示唆した。これらのデータに基づき、個々の神経細胞と細胞集団レベルでの情報表現を網羅的に解析したところ、個々の神経細胞は刺激と報酬という異なるイベント間で選択反応の情報を統合しつつも、集団レベルでの協調パターンをダイナミックに組み替えることによってそれぞれのイベントでの異なる計算処理を実現していることを示す結果を得た。本年度は、これらの結果を取りまとめ、査読付き国際誌である Communications Biology 誌に、筆頭著者および共同責任著者として成果を発表することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamic coordination of the perirhinal cortical neurons supports coherent representations between task epochs2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ohnuki, Yuma Osako, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 464-464

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01129-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic coordination of the perirhinal cortical neurons supports coherent representations between task epochs2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ohnuki, Yuma Osako, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 雑誌名

      bioRxiv (preprint)

      巻: -

    • DOI

      10.1101/514612

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高次皮質領域における単一ニューロンコーディングとポピュレーションコーディング2019

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・大迫優真・塩谷和基・櫻井芳雄・廣川純也
    • 雑誌名

      第29回 日本神経回路学会全国大会講演論文集

      巻: - ページ: 89-90

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 選択方向の神経表象は嗅周皮質における神経細胞の動的協調によってイベント間で保持される2020

    • 著者名/発表者名
      大貫 朋哉, 大迫 優真, 櫻井 芳雄, 廣川 純也
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラット視覚皮質における内的な感覚状態のポピュレーション表現2020

    • 著者名/発表者名
      大迫 優真, 大貫 朋哉, 眞部 寛之, 櫻井 芳雄, 廣川 純也
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct population dynamics for perceptual states in rat primary visual cortex and posterior parietal cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H., Sakurai, Y. & Hirokawa, J.
    • 学会等名
      FENS Forum of Neuroscience
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Population coding of subjective perceptual states in rat visual cortical area2020

    • 著者名/発表者名
      大迫優真・大貫朋哉・眞部寛之・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 選択方向の神経表象は嗅周皮質における神経細胞の動的協調によってイベント間で保持される2020

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・大迫優真・塩谷和基・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Distinct population dynamics for perceptual states in rat primary visual cortex and posterior parietal cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Osako, Y., Ohnuki, T., Manabe, H, Sakurai, Y., Hirokawa, J.
    • 学会等名
      FENS 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct roles of primary, secondary visual cortex and posterior parietal cortex in visually-guided decision-making2019

    • 著者名/発表者名
      Osako, Y., Ohnuki, T., Sakurai, Y., Hirokawa, J.
    • 学会等名
      NEUROSCIENCE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic encoding of choice-target information in the perirhinal cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Ohnuki, T., Osako, Y., Sakurai, Y., Hirokawa, J.
    • 学会等名
      NEUROSCIENCE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct contribution of rat visual cortical area in visually-guided decision-making2019

    • 著者名/発表者名
      大迫優真・大貫朋哉・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 嗅周皮質におけるターゲット情報のダイナミックなコーディング2019

    • 著者名/発表者名
      大貫朋哉・大迫優真・櫻井芳雄・廣川純也
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 同志社大学脳科学研究科 神経回路情報部門(櫻井ラボ)

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~ysakurai/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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