視覚情報の眼球運動を越えた時空間統合機構の研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03297
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 河野 憲二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 客員研究員 (40134530)
• 研究分担者: 三浦 健一郎 京都大学, 医学研究科, 助教 (20362535) ; 菅生 康子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ付 (40357257)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 神経科学 / 眼球運動

研究実績の概要

私たちは、絶えず眼を動かし、空間内の様々な位置にある対象物を、網膜の内でも感度の高い中心窩に捉らえ、外界を知覚している。下側頭葉視覚連合野を始めとするサルの高次視覚処理にかかわる領域からニューロン活動を記録し、様々な空間内の位置に、複雑な形態的特徴を持って存在する視覚刺激に対する反応を眼球運動前後で記録し、眼が動く前に記憶された視覚刺激が、眼が動いた後に見える視覚刺激とどのように照合され、統合されるのかを調べ、眼球運動と連動して移動する網膜像を視空間内で定位させ、視覚世界を脳内で再構成するための神経機構を解明する。
固視課題を訓練したサルの下側頭葉にマルチ電極を埋め込みニューロン活動を記録した。サルが固視課題を遂行中に多種の顔刺激(様々な表情のヒト、サルの顔)を呈示し反応を記録し、大まかな分類情報(サルかヒトか)と詳細な分類情報(個体や表情)が発火頻度の時間パターンとしてコードされていることが確認できた。記録しているニューロンの受容野の正確なマッピングを行い、発火頻度の時間パターンによる大域/詳細分類コーディングの中心視と周辺視での差異が明らかになった。
次に、サルに視野の右10度あるいは左10度にサッケードターゲットが提示された時はサッケードを行い、それ以外の時は中心視野のターゲットを固視し続ける課題を行わせた。この課題遂行中のサルの下側頭葉から記録した顔ニューロンで、視覚刺激（顔刺激）を中心視野、右10度、左10度に提示し、活動の変化を調べた。「サッケード運動による記憶された刺激の想起」が下側頭葉の顔ニューロンでも起こることを示すことができた。

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

サッケード運動を訓練したサルで視野の右10度あるいは左10度にサッケードターゲットが提示された時はサッケードを行い、それ以外の時は中心視野のターゲットを固視し続ける課題を行わせた。この課題遂行中のサルの下側頭葉から記録した顔ニューロンで、視覚刺激（顔刺激）を中心視野、右10度、左10度に提示し、ニューロン活動の変化を調べることができた。その結果「サッケード運動による記憶された刺激の想起」が下側頭葉の顔ニューロンでも起こるか確認できた。

今後の研究の推進方策

これまでの実験で下側頭葉の顔ニューロンでも「サッケード運動による記憶された刺激の想起」が起こることが確認できたので、次にこの想起される情報に、大まかな分類情報(サルかヒトか)や詳細な分類情報(個体や表情)が内包されているかどうかを明らかにしていく。さらにその情報が側頭葉のより尾側のTEO野でも観察されるか調べる。

研究成果

• [雑誌論文] 協調運動とは何か (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野憲二、松田圭司、竹村文
  • 雑誌名: The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine (リハビリテーション医学) 巻: 56 ページ: 82-87
  • DOI: 10.2490/jjrmc.56.82
• [雑誌論文] wo-frame apparent motion presented with inter-stimulus interval reverses optokinetic responses in mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Sugita Y, Furukawa T, Kawano K.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 ページ: 17816
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36260-z
  • 査読あり
• [学会発表] Neural responses to facial images with different skin textures in the temporal lobe of monkey (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C. Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano
  • 学会等名: 日本動物心理学会第78回大会
• [学会発表] Receptive-field characteristics of neurons which temporally code global/fine information of faces in area TE (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • 学会等名: Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Memory remapping of moving stimuli in cortical area MST (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawano
  • 学会等名: Seminar at Institut de Neurosciences de la Timone
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Memory remapping of moving stimuli in MST (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawano
  • 学会等名: Washington National Primate Center Seminar
  • 国際学会 / 招待講演