| 研究課題/領域番号 |
19K12737
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| 研究機関 | 東邦大学 |
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研究代表者 |
我妻 伸彦 東邦大学, 理学部, 講師 (60632958)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 大脳初期視覚野 / 選択的注意 / 抑制性細胞 / 神経回路ネットワークモデル / 計算論的モデル |
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| 研究実績の概要 |
視覚情報と選択的注意の統合における神経回路の皮質表現特性を計算論的に検証するため、本研究では、脳視覚野V1 第2/3層の神経回路モデルを構築した。このモデルは、近年の神経科学的知見に忠実に基づき、性質が異なる3種類の抑制性細胞と興奮性細胞により構成される。さらに、興奮性細胞間のシナプス結合強度は、計算論的知見に基づき対数正規分布に従う。これまでの研究では、網膜から伝達される視覚入力や高次視覚系からの信号である選択的注意を神経回路モデルに適用することにより、特定の抑制性神経細胞が情報統合に重要な役割を果たす皮質メカニズムを予測した。これらの成果を受け、神経回路における情報伝達強度と速度に相当するシナプス結合強度と伝達速度のモデルパラメータを様々な値に設定し、情報統合におけるそれぞれの抑制性細胞が果たす役割を検証した。このような神経回路における情報伝達強度と速度を変える研究は、動物を用いた電気生理実験では困難な方法である。選択的注意は特定の抑制性細胞へと適用され、それがさらに異なる抑制性集団へと伝達されることで神経回路における情報統合が行われる。これら抑制性細胞種類間の情報伝達速度を遅延させることで、選択的注意による興奮性細胞の活性化が阻害されることが提案する神経回路モデルシミュレーションから示唆された。これは、選択的注意による情報を統合し、視知覚を形成するためにはV1第2/3層内の迅速な情報伝達が必須となる可能性を示唆している点で重要である。これらの成果は神経科学論文専門雑誌Cerebral Cortexをはじめとする欧米論文誌に掲載された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
現在、これまで実装した神経回路モデルを発展させ、より複雑な視知覚の機能やメカニズムを検証するシミュレーションの実行が可能となるくらい進展しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究で構築した神経回路モデルは、視野内の特定領域に呈示された視覚情報を処理する基本的な情報処理ユニットに相等する。より複雑な視知覚を実現するためには、より広範囲の空間領域に示された視覚情報を統合する、またはこのような領域を担当する情報処理の神経回路ユニット間の相互作用が必須となる。今後は、現在の神経回路モデル2つを連結することで、特定の視野領域間を横断して呈示される視覚刺激に対する情報統合のメカニズムとその皮質表現を計算論的に検証する。特に、2つの神経回路ユニットの連結を仲介する抑制細胞種類により、神経回路間の同期や活動特性、また注意選択による活性化と情報伝達の方向がどのように変調されるかを解析し、脳情報統合の皮質メカニズムを計算論的に研究する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19による海外出張などの自粛により、海外渡航費として計上した予算を使い切ることができなかった。次年度使用額については、神経科学分野の最新の研究知見を理解するための国内外の学会参加費、渡航費として利用することを検討している。
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