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本研究は、脳が実際に生体中でどのような情報演算を行っているのかを解明することを目指すものである。脳切片を用いた、研究代表者のこれまでの研究で明らかになった、情報演算の基本原理が、様々な脳領域からの入力を受ける、自然な稼働状態の生体脳において、どのように生かされ、利用されているかはいまだに不明である。そこで、無麻酔のラット個体動物を用いて、入力-出力相関が観察されやすい一次視覚野V1に焦点を当て、入力視覚刺激に対する出力応答を検討する。この実験結果をもとに、入力から出力に至るまでの情報演算を推測し、生体脳で実際に行われている情報演算機構の基盤をなす原理を真の意味で理解することを目指す。
本年度は、まず、実験システムのセットアップを行った。無麻酔のラットを脳固定装置に固定して、視覚刺激を提示したときの神経活動をV1より二光子励起機能的多ニューロンカルシウムイメージングすると同時に、埋め込み電極から皮質脳波(ECoG)を記録した。さらに、ラットの様子、瞳孔位置をモニターした。脳波から想定される"脳の状態"によって、V1の出力応答がどのように影響されるかを現在検討中である。本年度の研究により、まず、V1という初期視覚野の段階で、同じ視覚刺激を提示しても試行ごとに異なる応答を示すことが明らかとなった。この原因こそが脳の状態に基づくと考えている。さらに、テトロード電極を用いたマルチユニット記録も可能なシステムを立ち上げたので、今後はこの記録法も組み合わせて、V1と他の脳領域との相互作用、発火パターンから推察される脳の状態を算出して、より詳細に検討していく。
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