| 研究課題/領域番号 |
23K06785
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分51010:基盤脳科学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
波間 智行 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (60830669)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 視知覚 / 大脳皮質 / 物体認知 / マカクザル / 情報表現 / 多点電極 / 中次視覚野 / サル / 視覚野 / 大規模計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
私たちの視覚世界は、色や形、テクスチャなどの多様な視覚属性情報によって彩られた物体であふれています。マカクサルを対象に行われた先行研究により、大脳の4次視覚野（V4野）のニューロンは、色や形、テクスチャなどの視覚属性の変化に対して選択的応答を示すことが明らかにされてきた。本研究では、V4野ニューロンの神経集団応答が、多様な視覚属性によって彩られた物体の視覚認知にどのように関与するのかを明らかにすることを目的とし、超高密度電極を用いた大規模なニューロン活動記録に、多様な自然画像や人工合成画像の視覚的呈示を組み合わせた実験を行う。
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| 研究実績の概要 |
マカクザル大脳皮質の初期視覚野において、視覚刺激の方位や空間周波数などに対する刺激選択性が、異なる皮質深度の神経細胞間で共有される「コラム」という皮質機能構造が報告された。一方、中次および高次の視覚野は、神経細胞が多様な刺激に対して選択的応答を示すことや、異なる皮質層から大規模な神経活動を計測することが難しく、サル大脳皮質の形情報処理において重要な役割を担うとされる皮質領野にも関わらず、皮質深度の異なる神経細胞を焦点にした機能構造の評価はあまり進んでこなかった。今年度、サルV4野の皮質深度方向の皮質機能構造を明らかにするため、高密度多点電極「Neuropixels」を用いて異なる皮質深度から高密度に同時計測されたニューロン集団応答を対象に解析を行った。解析においては、単一神経細胞について、相関係数などを用いて異なる神経細胞間における形刺激選択的応答の類似度を評価した。そして、形刺激選択的応答の類似度が、計測セッションや皮質内位置、神経細胞間距離に応じてどのように異なっているかを定量的に解析した。その結果、V4野では、単純な刺激特徴量（形状やテクスチャ）に対する刺激選択性は、皮質層方向の一部にある細胞小集団の活動に共有されていることが明らかになった。この結果は、V4野の皮質機能構造に新たな知見をもたらし、皮質コラムの機能的意義やV4野とその低次視覚皮質間の情報処理の様式に関する議論に対して有益な示唆を与えた。また、上記の解析で対象としたデータを取得するために共同研究者と開発した、Neuropixelsを用いて覚醒サルの大脳皮質から大規模ニューロン活動を計測する手法を、査読付きの原著論文として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り解析を行い、その過程で重要な知見を得ることができた。解析と並行して、次年度からの計測実験の準備も進行している。このような理由から、おおむね順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記と同一のデータを用いて、サルV4野の神経細胞集団が視覚属性（形状またはテクスチャ）に特異的な神経ネットワークを形成するかどうかを検証するための解析を進める。また、上記の研究成果でサルV4野の神経細胞活動の情報表現を視覚属性ごとに精査したが、次年度はその情報表現を複数の視覚属性が組み合わさる多元属性空間で検証する試みを行う予定である。そのため、サルのV4野の神経活動を新たに計測する実験を計画しており、次年度中に一頭目のニホンザルからのデータ取得を目指す。
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