慢性広域的神経活動記録による感覚・運動変換の神経メカニズムの解明

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本研究課題は、大脳皮質における感覚・運動情報表現の分布を明らかにすることを目的として、感覚・運動情報の定量化に適した新規行動課題(視覚性二段階応答課題)の構築と広範な大脳皮質領域からの神経活動記録を行う。2022年度は10匹のラットから行動課題遂行中に多点電極を用いた神経活動記録を行い、大脳皮質・海馬・視床を含む11領域の合計3万ニューロンからスパイクデータを得た。脳領域ごとに視覚刺激直後の神経活動における感覚・運動関連情報の分布を調べたところ、外側膝状体(LGN)・一次視覚野(V1)・二次視覚野後部・二次視覚野前部(V2RL/AM)・後頭頂連合野(PPC)の順に感覚関連ニューロンの割合が減少している一方で、V2RL/AM・PPC・二次運動野(M2)・一次運動野(M1)の順に運動関連ニューロンの割合が増加していた。この結果は先行研究と一致しており、慢性広域的神経活動記録の正確性が確認された。視覚皮質におけるニューロンのスパイク活動はしばしば複数のコンポーネントを含んでいることが知られているため、スパイクデータを基にコンポーネントを検出する解析手法を考案し、課題関連ニューロンに適用してコンポーネントごとの情報表現を調べた。スパイク活動の変化タイミングと刺激や運動のタイミングの時間的な相関による情報表現と発火頻度による情報表現をそれぞれ調べたところ、時間的には感覚に関連しているが発火頻度では運動に関連しているコンポーネントを持つニューロンがV2RL/AMに多く存在していることが明らかになった。