Uncovering the motion processing circuit underlying the perceptual illusion

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20678
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hashimoto Takayuki 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10965742)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: マーモセット / MT/MST / 運動残効 / カルシウムイメージング

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to reveal the circuit mechanisms of the visual illusion, called the motion aftereffect, in the motion-sensitive visual area MT/MST. First, I investigated neural activity in the MT/MST of marmosets using two-photon imaging and motion aftereffect-inducing stimuli. I found that the dynamics of neural activity in the MT/MST could be classified into three types. These three types of neural activity closely resembled the dynamics of neural activities encoding sensory, prediction, and prediction error signals estimated from simulations of predictive coding models. I also found that the neural activity encoding prediction error corresponds to motion aftereffects. These results suggest that motion aftereffect may be induced by the predictive visual motion processing in the MT/MST.

Free Research Field

システムズ神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

視覚情報が眼から脳に到達するまでには遅延があるため、脳は直近の感覚入力をもとに次の瞬間にどのような感覚入力が得られるかを予測していると考えられている（予測的情報処理）。大脳皮質感覚野に予測的情報処理がどのように実装されているかについて、計算論的神経科学の観点から様々なモデルが提唱されているが、実際の脳内における予測的情報処理の神経基盤についてがまだ詳しく分かっていない。本研究では、MT/MST野の神経活動と予測的情報処理の関係性を示唆する結果を得ており、霊長類の脳内において予測的情報処理がどのように実装されているかについて新たな知見を提供するものである。