梨状皮質における鋭波中の神経活動の由来と機能の解明

Go/No-Go匂い弁別課題を行うと、学習に伴い梨状皮質と呼ばれる嗅覚皮質において神経活動を用いた匂いのデコーディング精度が向上することを昨年度までに明らかとした。本年度は梨状皮質の下流にあたる眼窩前頭皮質(OFC)から匂い弁別課題中の神経活動を記録した。その結果、OFCにおいても学習に伴って神経活動を用いた匂いのデコーディング精度が向上することが明らかとなった。この結果は、梨状皮質における匂い応答の変化がOFCへと伝達され、課題の遂行に有利に働いていることを示唆する。そこで次に、梨状皮質とOFCにおける匂い応答の相違点を検証した。そのために、匂い提示中の各領域の神経活動とその後選択した行動の正解/不正解との関係を調べた。匂いのデコーディング精度を正解時と不正解時とで分けて比較した結果、梨状皮質においては両者でほとんど差がないものの、OFCでは正解時において不正解時よりも有意に精度が高くなった。このことは、OFCにおける神経細胞の活動パターンは梨状皮質に比べ、行動により対応した匂い表象をしていることを示唆している。匂い弁別課題時に獲得された嗅覚記憶はその後の睡眠時に固定化されると考えられる。睡眠時の自発活動の中でも、鋭波と呼ばれる脳波が発生するタイミングで多数の細胞が同期発火することが知られており、記憶固定化の神経基盤であると考えられている。そこで、鋭波中の神経活動と匂い弁別課題時の神経活動とを比較した。その結果、神経細胞ペアの鋭波中の活動の類似度とGo匂いに対する応答の類似度との間には有意な相関が認められた一方で、NoGo匂いに対する応答の類似度との間には有意な相関が認められなかった。このことは、Go匂いに対して応答する特定の細胞ペアが鋭波中に再活性化することで、それらの細胞間のシナプス結合が強固になり記憶として固定化されることを示唆する。

Go/No-Go匂い弁別課題を行うと、学習に伴い梨状皮質と呼ばれる嗅覚皮質において神経活動を用いた匂いのデコーディング精度が向上することを昨年度までに明らかとした。本年度は梨状皮質の下流にあたる眼窩前頭皮質(OFC)から匂い弁別課題中の神経活動を記録した。その結果、OFCにおいても学習に伴って神経活動を用いた匂いのデコーディング精度が向上することが明らかとなった。この結果は、梨状皮質における匂い応答の変化がOFCへと伝達され、課題の遂行に有利に働いていることを示唆する。そこで次に、梨状皮質とOFCにおける匂い応答の相違点を検証した。そのために、匂い提示中の各領域の神経活動とその後選択した行動の正解/不正解との関係を調べた。匂いのデコーディング精度を正解時と不正解時とで分けて比較した結果、梨状皮質においては両者でほとんど差がないものの、OFCでは正解時において不正解時よりも有意に精度が高くなった。このことは、OFCにおける神経細胞の活動パターンは梨状皮質に比べ、行動により対応した匂い表象をしていることを示唆している。匂い弁別課題時に獲得された嗅覚記憶はその後の睡眠時に固定化されると考えられる。睡眠時の自発活動の中でも、鋭波と呼ばれる脳波が発生するタイミングで多数の細胞が同期発火することが知られており、記憶固定化の神経基盤であると考えられている。そこで、鋭波中の神経活動と匂い弁別課題時の神経活動とを比較した。その結果、神経細胞ペアの鋭波中の活動の類似度とGo匂いに対する応答の類似度との間には有意な相関が認められた一方で、NoGo匂いに対する応答の類似度との間には有意な相関が認められなかった。このことは、Go匂いに対して応答する特定の細胞ペアが鋭波中に再活性化することで、それらの細胞間のシナプス結合が強固になり記憶として固定化されることを示唆する。