視覚情報と選択的注意を統合する神経回路と皮質表現--計算論的研究

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視覚情報と選択的注意の統合における神経回路の皮質表現特性を計算論的に検証するため、本研究では、脳視覚野V1 第2/3層の神経回路モデルを構築した。このモデルは、近年の神経科学的知見に忠実に基づき、性質が異なる3種類の抑制性細胞と興奮性細胞により構成される。さらに、興奮性細胞間のシナプス結合強度は、計算論的知見に基づき対数正規分布に従う。これまでの研究では、網膜から伝達される視覚入力や高次視覚系からの信号である選択的注意を神経回路モデルに適用することにより、特定の抑制性神経細胞が情報統合に重要な役割を果たす皮質メカニズムを予測した。これらの成果を受け、神経回路における情報伝達強度と速度に相当するシナプス結合強度と伝達速度のモデルパラメータを様々な値に設定し、情報統合におけるそれぞれの抑制性細胞が果たす役割を検証した。このような神経回路における情報伝達強度と速度を変える研究は、動物を用いた電気生理実験では困難な方法である。選択的注意は特定の抑制性細胞へと適用され、それがさらに異なる抑制性集団へと伝達されることで神経回路における情報統合が行われる。これら抑制性細胞種類間の情報伝達速度を遅延させることで、選択的注意による興奮性細胞の活性化が阻害されることが提案する神経回路モデルシミュレーションから示唆された。これは、選択的注意による情報を統合し、視知覚を形成するためにはV1第2/3層内の迅速な情報伝達が必須となる可能性を示唆している点で重要である。これらの成果は神経科学論文専門雑誌Cerebral Cortexをはじめとする欧米論文誌に掲載された。