多層構造をもつ.神経回路モデルにおけるトポグラフィックマッピングの形成

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哺乳類等の大脳皮質、特に感覚情報処理の初期段階を受け持つ感覚野と呼ばれる領域と、筋肉に指令を発する運動野と呼ばれる領域等においては連続的な機能地図(トポグラフィックマッピング)が存在する。簡単にいえば、感覚野においては近くにある神経細胞は似たような刺激に反応し、運動野においては近くの細胞は近くの筋肉に指令を送っているということである。特に最も良く研究されているのは感覚野である初期視覚領野の機能地図形に関してである。オプチカルレコーディング等の計測技術の進歩により皮質地図,特に哺乳類の視覚1次野の特徴が解明されてきている。哺乳類の大脳皮質の初期視覚野においては,様々な方位を持つ線分に対する反応する機能地図(マップ)が発見されている.近年では,方位だけでなく様々な方向に線分を動かした時に反応する機能マップがferretや猫の17野等で発見されており,方向に関するマップと方位に関するマップとの関連が議論されている.ここで述べる“方位(orientation)"とは,提示された線分の傾き(0〜π)を表し,“方向(direction)"とは,その線分の移動方向まで区別した言いかたである.したがって一つの方位には正反対の二つの方向が対応している.皮質上に形成される方位マップと方向マップとは互いに矛盾のないようにできているはずであるが,これらのマップの関係には二通りのありようが可能である.一つは方位マップ上で,ある方位に対応する一個の領域が一つの方向だけに反応し,それと正反対の方向に反応する細胞は,別の場所に存在しているという可能性である.もう一つの可能性は,一つの方位選択領域が正反対の向きを持つ2つの方向領域に分割されているという可能性である.すなわち,正反対の方向に反応する領域が隣接して一つの方位領域をなしている場合である.Feretや猫17野で観測されているのは後者の機能地図である。このような機能地図を形成する自己組織化モデルとしてKohonenのSOMが挙げられる.本研究ではこのSOMを用いて方向及び方位を含めたマップを2次元平面上に形成し,ferretや猫の17野で発見されているような機能地図を形成することに成功した.