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視覚的気づきに重要なトップダウン回路の機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J21544
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51020:認知脳科学関連
研究機関同志社大学

研究代表者

大迫 優真  同志社大学, 脳科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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)
キーワード視覚的気づき / 後部頭頂皮質 / 第一次視覚野 / ラット / 電気生理学
研究開始時の研究の概要

視覚刺激に対して「気づく」という内部状態を視覚的気づきという。視覚的気づきを生み出す神経回路メカニズムは未だ不明なままである。しかし、近年の研究から後部頭頂皮質から低次視覚皮質へのトップダウン入力が、視覚的気づきに重要であることが示唆されている。そこで本研究は、ラットの後部頭頂皮質から、低次な視覚皮質(第一次視覚野)へのトップダウン回路に着目し、電気生理学的手法・光遺伝学的手法を用いて、視覚的気づきに重要な神経回路メカニズムを解明することが目的である。

研究実績の概要

本年度の研究実施計画は、前年度に続き、光遺伝学的手法を用いた研究を主軸に、電気生理学的手法も含め、視覚的気づきに重要なトップダウン回路の行動との因果関係を検証することであった。しかし、去年度発見した外部刺激が提示される以前の内部の神経活動状態よって視覚的気づきの報告にバイアスがかかることがわかった。さらにこの視覚提示以前の脳内のバイアスは、視覚刺激に応答しない神経細胞(刺激非選好性細胞)が大きく貢献していることを見出した。これらのことから今年度は、第一次視覚野と、後部頭頂皮質でどのような神経細胞集団がどのような情報を表現しているかをより深く解析した。その結果、視覚刺激に応答する神経細胞(視覚選好性細胞)と視覚非選好性細胞は、視覚的気づきに相関して互いに同期発火することを見出した。またこの同期発火は、視覚刺激が提示される直前と直後のみで観察され、視覚選好性細胞と視覚非選好性細胞の同期活動のタイミングで視覚刺激が提示されることで視覚的気づきを生み出している可能性を示唆している。一方、後部頭頂皮質と第一次視覚野では、異なる情報を表現する神経細胞集団のクラスターが存在することがわかった。これらの異なるクラスターは各々異なる情報を持っており、視覚的気づきの報告にバイアスを与える情報を持つ神経細胞が各々の領域に存在することを確認した。これらの新しい発見は特定の神経細胞集団が、視覚的気づきに重要な働きを示していることを示唆しており、それらの同期発火が視覚的気づきを生み出すために重要である可能性を示している。これらの一部のデータは、Current Biology誌に投稿し、掲載された。また、得られたデータから神経科学大会を始め、諸国際学会にて報告し、議論を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Contribution of non-sensory neurons in visual cortical areas to visually guided decisions in the rat2021

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

      Current Biology

      巻: - 号: 13 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.cub.2021.03.099

    • 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 / 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

      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] 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
      大貫朋也、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

      巻: JNNS2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] State representation of non-sensory neuron in the visual cortical area2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Osako, T. Ohnuki, Y. Tanisumi, K. Shiotani, H. Manabe, Y. Sakurai, J. Hirokawa
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] State representation of non-sensory neuron in the visual cortical area2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Osako, T. Ohnuki, Y. Tanisumi, K. Shiotani, H. Manabe, Y. Sakurai, J. Hirokawa
    • 学会等名
      Society for Neuroscience, November, 2021 Virtual forum
    • 関連する報告書
      2021 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
      Yuma Osako, Tomoya Ohnuki, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 学会等名
      FENS 2020
    • 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
      Yuma Osako, Tomoya Ohnuki, Hiroyuki Manabe, Yoshio Sakurai, Junya Hirokawa
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct contributions of rat visual cortical area in visually-guided decision making2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Osako
    • 学会等名
      Neuro 2019 (第42回日本神経科学学会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Population coding of perceptual state in rat primary visual cortex and posterior parietal cortex2019

    • 著者名/発表者名
      大迫優真
    • 学会等名
      次世代脳2019 冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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
      Yuma Osako
    • 学会等名
      Neuroscience 2019 - Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] bioRxiv(プレプリントサーバー)

    • URL

      https://doi.org/10.1101/514612

    • 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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