視覚の空間情報の再現と視線運動の発現における前頭眼野と補足眼野領域の役割分担

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3次元空間をゆっくり動く視覚対象からの視覚情報を正確に取り込むために、前額面と奥行き方向のそれぞれの視標追跡に関わる滑動性眼球運動と輻輳運動の統合が必要であり、本研究代表者は前頭眼野に統合信号が存在することを明らかにした。この統合の大脳皮質および皮質下機構と視線運動の発現における前頭眼野の役割を明らかにするため、サーチタスクとして滑動性眼球運動と輻輳眼球運動の両者を要求する視標追跡を行わせ、応答ニューロンを前頭眼野、補足眼野、MST野と小脳片葉から記録した。1)応答ニューロンについて、これら眼球運動に対する応答を個別に調べると、輻輳眼球運動と滑動性眼球運動の両運動に応答した比率は、前頭眼野、補足眼野、MST野、片葉プルキンエ細胞でそれぞれ61、27、21と63%であった。2)小さな視標追跡のためにはスポット視標に対する視覚情報が必要である。前頭眼野視標追跡ニューロンの過半数は前額面或いは奥行き方向の視標運動に対する視覚応答を示したのに対し、補足眼野追跡ニューロンでは17%のみ、MST野追跡ニューロンでは34%が応答し、片葉プルキンエ細胞では応答しなかった。3)視標追跡を効率的に行うためには予測性の視標運動情報が必要であり、前頭眼野の追跡ニューロンは前額面の視標運動に対しても奥行き方向の視標運動に対しても、反応時間の遅れから推定される応答を補償した応答を示したが、MST野追跡ニューロンの応答は反応時間の遅れから推定される応答と一致した。さらに、輻輳眼球運動時の応答は前頭眼野および補足眼野では予測性応答を示し、かつ前頭眼野追跡ニューロンの過半数は輻輳運動の開始に先行して発射したが、大多数のプルキンエ細胞の発射は輻輳運動の開始よりも遅れた。以上の結果は、前頭眼野が追跡視標時に予測性の視覚情報を再現し、効率的に視線運動を行うための予測性の視線運動信号を担うことを示唆する。