興奮波を生じる神経場の間に形成されるトポグラフィックマッピングの研究

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生物の脳では,感覚受容器の位置関係が,その感覚の処理を行なう領野においても保存されているような投射が広く存在する.これをトポグラフィックな投射と呼ぶ.従来のトポグラフィックマップ形成モデルで,その生理学的妥当性をいくらかでも考慮して作られたものは,すべて神経場の定常な興奮に基づいていたが,神経場上の興奮現象としては,その他に興奮波が古くから知られている.われわれは,これまでマップ形成の基礎として省みられなかった興奮波に基づくレティノトピー形成モデルを提案している.このモデルは,前層,後層と呼ぶ二枚の神経場と,前層から後層に投射する興奮性の可変層間結合からなる.一個の細胞が興奮すれば,ドミノ倒しのように周りに興奮が伝わって行く.シナプス結合の強さは,ロジスティック成長,シナプス前または後細胞を共有するシナプス同志の競合,ヘブ学習の三つの効果によって変化して行く.われわれは,前層の細胞をランダムに一つ選んで刺激して興奮波を起こし,一つの興奮波が神経場の端に到達して消えた後,また新たに細胞を選んで刺激するということを繰り返した.後層には形成中の層間結合を介した前層からの刺激により興奮波が生ずる.本年度は前層の中央に細胞密度の高いフォビア状領域を設けて(後層は一様とする)計算機シミュレーションを行った結果,フォビア状領域は後層に拡大投射されることを見いだした.これは,実際の視覚系に見られる網膜-LGN間の神経結合と似通ったものである.