初期視覚系の神経回路に関する定量的評価と受容野特性の形成メカニズム

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24500460
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 宏道 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50154092)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 視覚系 / 受容野 / 文脈依存的反応修飾 / 受容野周囲抑制 / 外側膝状体 / 一次視覚野 / ネコ

研究実績の概要

視覚系ニューロンの受容野刺激に対する反応は、受容野周囲の刺激がどのような特徴を持つかに依存して強度が変化する（刺激文脈依存的反応修飾または受容野周囲抑制）。この修飾の実態とメカニズムを明らかにすることは、脳の機能構築原理の理解に大いに貢献する。我々は１）ネコの網膜神経節細胞ー外側膝状体ー一次視覚野のニューロン活動を記録し、各処理ステージ間で活動相関を示すニューロングループの受容野周囲抑制の刺激特徴依存性を比較し、この性質が段階を経て形成されていく仕組みについて分析・報告した。
また、この修飾現象の時空間的な広がりの経過は、これに関与する脳内ネットワークを明らかにする上で重要な情報である。我々は、２）刺激サイズを様々に変化させながら静止呈示することで受容野サイズと刺激範囲の関係と、修飾作用の強度を調べた。その結果、受容野近傍から生じる修飾は、オンセットが早く、また刺激特徴に対する選択性が見られなかった。これに対して、受容野から遠い場所に起源をもつ修飾作用は、オンセットが遅く、刺激特徴に対して明瞭な依存性が見られた。この結果は、受容野近傍からの修飾作用が同一領野内を起源とするのに対し、受容野から離れた場所に起源をもつ修飾は、高次領野からのフィードバックによることを示唆する。
この修飾は、処理ステージを経る毎に強まっていくとともに、合目的的性もまた明瞭になり、認知機能に直接貢献する性質へとなっていく。

研究成果

• [雑誌論文] Spatiotemporal characteristics of surround suppression in the primary visual cortex and the lateral genicualte nucleus of cat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimegi, S., Ishikawa, A., Kida, H., Sakamoto, H., Hara, S.-I. and Sato, H.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 112 ページ: 603-619
  • DOI: 10.1152/jn.00221.20122005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relative spatial frequency tuning of human perception and its contrast dependency. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naito, T., Kasamatsu, T. and Sato, H.
  • 雑誌名: Journal of Vision 巻: 14 ページ: 23
  • DOI: 10.1167/14.13.23
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] The similarity of receptive field properties in connections between the retina, the lateral geniculate nucleus and the primary visual cortex of the cat. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suematsu, N., Naito, T., Miyoshi, T., Sawai, H. and Sato, H.
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会第92回日本生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] The Similarity of Receptive Field Properties in Connections between the Lateral Geniculate Nucleus and the Primary Visual Cortex of the Cat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Suematsu1, Tomoyuki Naito1, Tomomitsu Miyoshi2, Hajime Sawai2, Hiromichi Sato
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会（Neuro2014）
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Underlying mechanisms of temporal shrinkage of receptive field of relay cells in the dorsal geniculate nucleus of the cat. (ネコ外側膝状体中継細胞における時間経過に伴う受容野縮小のメカニズム) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, A., Shimegi, S. and Sato, H.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会（Neuro2014）
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [備考] 大阪大学大学院医学系研究科認知行動科学教室
  • URL: http://www.vision.hss.osaka-u.ac.jp/