脳科学ライフサポート研究センターセミナー【12月17日開催】
2015年12月03日
哺乳類一次視覚野のニューロン応答特性や機能的構築については、1960年代以降膨大な研究蓄積があるが、未だに明確な説明がなされていない実験事実です。そこで本発表では、従来の理論研究では説明できない実験事実を明らかにするとともに、その問題解決に向けて、最近、私と共同研究者が進めているいくつかの理論研究について紹介します。ぜひ、ご参加下さい。
| 日時 | 2015年12月17日（木曜日）13時00分から14時30分 |
|---|---|
| 場所 | 東3号館 306教室 （番号：27） |
| 講師 | 田中 繁（脳科学ライフサポート研究センター 教授） |
| 司会 | 山田 幸生（脳科学ライフサポート研究センター 特任教授） |
| 題目 | 一次視覚野自己組織化における未解決問題に対する試論 |
| 参加費 | 無料 |
| 問い合わせ先 | 山田幸生（脳科学ライフサポート研究センター） E-mail：yamada@mce.uec.ac.jp TEL：042-443-5220 |
| 概要 | 哺乳類一次視覚野のニューロン応答特性や機能的構築については、1960年代以降膨大な研究蓄積があるが、未だに明確な説明がなされていない実験事実です。そこで本発表では、従来の理論研究では説明できない実験事実を明らかにするとともに、その問題解決に向けて、最近、私と共同研究者が進めているいくつかの理論研究について紹介します。 哺乳類一次視覚野のニューロンは、その反応特性から単純型細胞と複雑型細胞の二つのカテゴリーに分類されています。従来、複雑型細胞は方位選択性を示すが、単純型細胞とは異なり、呈示するバー刺激の位置に依存しないことが知られています。この性質を説明するためには、単純型細胞受容野の空間位相をプーリングする必要があります。しかしながら、ヘッブ学習に基づく自己組織化モデルでは、様々な位相を持つ単純型細胞からのシナプス入力が一つのニューロンに収斂せず、位相に応じて棲み分けてしまいます。すなわち、単純型細胞からは単純型細胞しか形成されないのです。そこで、我々は、時定数の長いNMDA受容体サブユニットNR2Bの効果に着目し、時間的なプーリングを利用して複雑型細胞の受容野を再現することに成功しました。 ネコ・フェレット・サルでは最適方位がほぼ連続的に表現される方位マップが存在することは知られていたが、最近のイメージング研究によって、マウスやラットに代表されるげっ歯類では、類似の方位に反応するニューロンが隣接せず、いわゆるsalt-and-pepperタイプのランダムな表現を呈することが分かってきました。このsalt-and-pepperタイプの方位表現を再現するために、「げっ歯類の皮質内興奮性結合について、個々のシナプス伝達効率は高いがsparseである」という仮説を検討しました。シミュレーションによると、興奮性結合確率が0.1よりも大きい場合には方位マップが形成されるが、0.1よりも小さくなるとげっ歯類の視覚野に見られるようなsalt-and-pepperタイプ表現が再現されました。また、磁性研究で用いられるm-成分スピングラス理論を援用して解析的に計算したところ、salt-and-pepperタイプの方位表現は、sparsenessによって引き起こされる、最適方位がランダムに凍結したガラス状態であることが分かったのです。すなわち、皮質内興奮性結合のsparsenessが、種に依存した方位表現の形成に重要であることが示唆されました。 |