視床外側膝状体に対する上行性・下行性・反回性入力による神経回路機能の統合的解明

• 研究課題/領域番号: 21500369
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 宏道 大阪大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50154092)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009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: 視覚 / 外側膝状体 / 網膜神経節細胞 / 一次視覚野 / 受容野特性 / 受容野周囲抑制 / 逆相関法 / 方位選択性 / フィードフォワード入力 / GABA抑制

研究概要

視床外側膝状体(LGN)に対する上行性、下行性、反回性入力がどのように相互作用することにより、外側膝状体の受容野特性が形成されているのかを、麻酔・非動化したネコを用いて定量的に検討した。その結果、網膜神経節細胞(RGC)やLGNの受容野は楕円形であり、さらにその周囲に刺激方位や空間周波数にチューニングした受容野外抑制野(周辺抑制野)が広がっていた。これらは初期視覚系のステージ間でフィードフォワード的な神経結合の収束及び発散によって受容野構造と受容野特性が形成されると共に皮質視覚野および視床網様核からのフィードバック結合により、より合目的的な反応特性が構築されていることを示唆する

研究成果

• [雑誌論文] Cholinergic modulation of response gain in the primary visual cortex of the macaque (2012)
  • 著者名/発表者名: Soma, S., Shimegi, S., Osaki, H. and Sato, H
  • 雑誌名: J. Neurophysiol 巻: 107 号: 1 ページ: 283-291
  • DOI: 10.1152/jn.00330.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surround suppression by high spatial frequency stimulus in the cat primary visual cortex : A possible basis for scale-invariant processing of image-frequency (2011)
  • 著者名/発表者名: Osaki, H., Naito, T., Sadakane, O., Okamoto, M and Sato, H
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 巻: 33 号: 5 ページ: 923-932
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2010.07572.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direction anisotropy of human motion perception depends on stimulus speed (2010)
  • 著者名/発表者名: Naito, T., Sato, H. and Osaka, N
  • 雑誌名: Vision Res 巻: 50(18) ページ: 1862-1866
• [雑誌論文] Temporal properties of spatial frequency tuning of surround suppression in the primary visual cortex and the lateral geniculate nucleus of the cat (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A., Shimegi, S., Kida, H. and Sato, H
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 巻: 31 ページ: 2086-2100
• [雑誌論文] Temporal properties of spatial frequency tuning of surround suppression in the primary visual cortex and the lateral geniculate nucleus of the cat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, et al.
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. 巻: 31 ページ: 2086-2100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direction anisotropy of human motion perception depends on stimulusspeed. (2010)
  • 著者名/発表者名: Naito, T., Sato, H., Osaka, N.
  • 雑誌名: Vision Res. 巻: 50 ページ: 1862-1866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal properties of spatial frequency tuning of surround suppression in the primary visual cortex and the lateral geniculate nucleus of the cat (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, et al.
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surround suppression sharpens orientation tuning on the cat primary visual cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, M., Naito, T., Sadakane, O., Osaki, H. and Sato, H
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 巻: 29 ページ: 1035-1046
  • NAID: 130005448464
• [雑誌論文] Surround suppression by high spatial frequency stimulus in the cat primary visual cortex : A possible basis for scale-invariant processing of image-frequency.
  • 著者名/発表者名: Osaki, H., et al.
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 初期視覚系における広域視野情報の統合機序(How is wide-field information integrated in the early visual system?) (2012)
  • 著者名/発表者名: 七五三木聡、木村晃大、原真一郎、相馬祥吾、佐藤宏道
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会、国際交流委員会/ KOJACHシンポジウム(Korea-Japan-China Joint Symposium)「初期視覚系ニューロンの受容野特性のダイナミクス(Recent advances in physiological functions and mechanisms of early visual system)」
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] ネコ初期視覚系における受容野周囲抑制と方位選択性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内藤智之、佐藤宏道
  • 学会等名: 平成23年度京都大学霊長類研究所共同利用研究会「行動特性を支配するゲノム基盤と脳機能の解明」
  • 発表場所: 京都大学霊長類研究所
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] ネコ初期視覚系における受容野周囲抑制と方位選択性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内藤智之、佐藤宏道
  • 学会等名: 平成23年度京都大学霊長類研究所共同利用研究会「行動特性を支配するゲノム基盤と脳機能の解明」
  • 発表場所: 京都大学霊長類研究所、愛知県犬山市(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] ものを見る脳のしくみ (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 第28期芦屋川カレッジ
  • 発表場所: 兵庫県芦屋市(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-15
• [学会発表] ラット一次視覚野におけるコリン作動性ゲイン調節. Gain control by acethylcholine of the rat primary visual cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: 相馬祥吾、七五三木聡、佐藤宏道
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会、ポスター
  • 発表場所: 松本
• [学会発表] Spatial-frequency and stimulus size dependent response modulation sharpens orientation tuning generated by elliptical receptive field in the cat lateral geniculate nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Suematsu, N., Naito, T. and Sato, H
  • 学会等名: (poster) Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Spatial-frequency and stimulus size dependent response modulation sharpens orientation tuning generated by elliptical receptive field in the cat lateral geniculate nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Suematsu, N., et al
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] ネコ外側膝状体における方位選択性を形成する楕円形線形受容野と非線形応答修飾 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末松尚史、内藤智之、佐藤宏道
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会、ポスター
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] ネコ外側膝状体における方位選択性を形成する楕円形線形受容野と非線形応答修飾 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末松尚史, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] ネコ外側膝状体中継細胞における空間周波数選択性の形成に及ぼす興奮性メカニズムとGABA抑制の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村晃大、七五三木聡、原真一郎、岡本正博、佐藤宏道
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会、ポスター
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 刺激サイズおよび輝度コントラストの変化がヒトの視知覚における空間周波数チューニングに与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内藤智之, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] ネコ外側膝状体中継細胞における空間周波数選択性の形成に及ぼす興奮性メカニズムとGABA抑制の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木村晃大, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] ネコ外側膝状体ニューロンの受容野及び方位選択性の詳細検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末松尚史, 他
  • 学会等名: 第15回視覚科学フォーラム
  • 発表場所: 大阪大学,豊中市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] ネコ視覚系視床回路における側方抑制の重要性:機能的結合関係にある外側膝状体と膝状体周囲核ニューロンの受容野特性の比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾崎弘展, 他
  • 学会等名: 第15回視覚科学フォーラム
  • 発表場所: 大阪大学,豊中市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] サル一次視覚野におけるコリン作動性反応ゲイン調節 (2011)
  • 著者名/発表者名: 相馬祥吾, 他
  • 学会等名: 第15回視覚科学フォーラム
  • 発表場所: 大阪大学,豊中市
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Properties and mechanisms of orientation tuning of the cat lateral geniculate nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Naito, T., Osaki, H., Suematsu, N., Sadakane, O., Okamoto, M. and Shimegi, S
  • 学会等名: IBRO International Congress of Neuroscience
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] Properties and mechanisms of orientation tuning of the cat lateral geniculate nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., et al
  • 学会等名: IBRO International Congress of Neuroscienee
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] A comparison of receptive field properties between functionally connected neurons in the lateral gniculate nucleus and the perigeniculate nucleus of the cat (2011)
  • 著者名/発表者名: Osaki, H., Naito, T., Soma, S. and Sato, H
  • 学会等名: IBRO International Congress of Neuroscience
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] A comparison of receptive field properties between functionally connected neurons in the lateral gniculate nucleus and the perigeniculate nucleus of the cat (2011)
  • 著者名/発表者名: Osaki, H., et al
  • 学会等名: IBRO International Congress of Neuroscienee
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] 見ることの諸相 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 京都造形芸術大学アート・コミュニケーション研究センター主催セミナー
  • 発表場所: 京都市(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-10
• [学会発表] Response gain control by acethylcholine of the macaque monkey primary visual cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Soma, S., Shimegi, S., Osaki, H., Kimura, A, Naito, T., Hara, S.-I. and Sato, H
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Response gain control by acethylcholine of the macaque monkey primary visual cortex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Soma, S., et al.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Role of GABAa and GABAb receptors on the spatial frequency tuning of relay cells in the dorsal lateral geniculate nucleus of the cat (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, A., Shimegi, S., Hara, S.-I., Okamoto, M., and Sato, H
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] Role of GABAa and GABAb receptors on the spatial frequency tuning of relay cells in the dorsal lateral geniculate nucleus of the cat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, A., et al.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] 見るということ-脳の働きについて考えよう (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 広島県立府中高等学校 平成22年度第2回教育講演会
  • 発表場所: 広島県府中市
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] GABAergic and non-GABAergic mechanisms on the surround suppression in the cat lateral geniculate nucleus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimegi, S., et al.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 一次視覚野-初期視覚系に見られる脳のストラテジー (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 花園大学公開講演会「脳科学と仏教」
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] ネコ一次視覚野における受容野周囲抑制選択的な興奮性ネットワーク (2010)
  • 著者名/発表者名: 内藤智之、佐藤宏道
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] サル一次視覚野におけるムスカリン性受容体を介したアセチルコリンによる応答強度の増大 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相馬祥吾, 他
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] ネコ外側膝状体ニューロンの受容野時空間構造と方位選択性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 末松尚史, 他
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] ネコ視床網様核と外側膝状体間の活動相互相関解析法による神経回路の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎弘展, 他
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] LGNニューロンにおける明るさを表現する神経活動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原真一郎, 他
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] ネコ外側膝状体の空間周波数選択性の形成に果たすGABA抑制の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村晃大, 他
  • 学会等名: 第103回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] Relationship between orientation selectivity and spatiotemporal receptive field structure of the cat lateral geniculate nucleus (2010)
  • 著者名/発表者名: Suematsu, et al.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Temporal dynamics of orientation and spatial frequency tuning of neurons in the cat lateral nucleus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Naito, T, et al.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Acethylcholine enhances response gain via muscarinic receptor in the macaque primary visual cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Soma, et al.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Interaction between the lateral geniculate nucleus and the preigeniculate nucleus of the cat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Osaki, H., et al.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Role of intrathalamic inhibition mediated by GABAa and GABAb receptors on the spatial frequency tuning of neurons in the lateral geniculate nucleus of the cat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, A., et al.
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] サル一次視覚野ニューロンの視覚応答強度に対するアセチルコリンの修飾効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相馬祥吾, 他
  • 学会等名: 平成22年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップ
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] ネコ視床網様核と外側膝状体間の神経回路の解明とその生理学的意義 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎弘展, 他
  • 学会等名: 平成22年度「包括脳ネットワーク」夏のワークショップ
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] 見ることの諸相 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 京都造形芸術大学アート・コミュニケーション研究センター主催セミナー
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Cross-correlation analysis between the lateral geniculate nucleus and the thalamic reticular nucleus of the cat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Osaki, et al.
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] Cholinergic modulation of response gain in the macaque primary visual cortex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Soma S., et al.
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] The neural responses encoding brightness in the cat LGN (2010)
  • 著者名/発表者名: Hara, et al.
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] ネコ外側膝状体における明るさの表現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原真一郎, 他
  • 学会等名: 第102回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] ネコ外側膝状体における空間周波数選択性の形成に果たす視床内抑制の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木村晃大, 他
  • 学会等名: 第102回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] サル一次視覚野におけるアセチルコリンの機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相馬祥吾, 他
  • 学会等名: 第102回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] Mechanisms underlying surround suppression in the cat lateral geniculate nucleus (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimegi, et al.
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Role of intrathalamic inhibition on the spatial frequency tuning of neurons in the lateral geniculate nucleus of the cat (2009)
  • 著者名/発表者名: 木村晃大, et al.
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] The representation of brightness in the cat LGN (2009)
  • 著者名/発表者名: 原真一郎, et al
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Scale-invariant image processing in the cat primary visual cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Naito, et al.
  • 学会等名: The 32th European Conference on Visual Perception
  • 発表場所: Regensburg, Germany
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] Mechanisms underlying surround suppression in the cat lateral geniculate nucleus (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimegi, et al.
  • 学会等名: The 36th International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] Neural mechanisms of orientation selectivity in cat lateral geniculate nucleus (2009)
  • 著者名/発表者名: Naito, et al.
  • 学会等名: The 36th International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] The role of surround suppression a high spatial frequency in the cat V1 : a possible basis for scale-invariant processing (2009)
  • 著者名/発表者名: Osaki, et al.
  • 学会等名: The 36th International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] 初期視覚系ニューロンの方位選択性について (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宏道
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「視知覚研究の融合を目指して-生理、心理、計算論」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2009-06-19
• [備考]
  • URL: http://www.vision.hss.osaka-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.vision.hss.osaka-u.ac.jp/