側頭葉の階層的情報処理メカニズムの解明

本研究では,大脳皮質の神経回路網の構造とそれが機能するメカニズムを明らかにすることにある。そのため,既存の研究による知識の蓄積がある,視覚系の情報処理に関わる神経回路網を解明する。視覚情報は網膜に点のように敷きつめられた視細胞にとらえられ,点の情報として分解される。その後,外側膝状体を経て大脳皮質の視覚1次野へと伝えられる。大脳皮質で処理されるにしたがって,ニューロンが応答する視覚刺激も,線あるいは輪郭やエッジなど,点を統合した形になってくる。そして側頭葉の下側頭皮質では,ニューロンがさらに複雑な図形に応答することが知られており,形態知覚の最終段階の情報処理が行われるとされてきた。近年,応募者らは,顔を視覚刺激とした実験で,サル側頭葉の単一ニューロンがまずヒトかサルかという情報を処理し,それから個体や表情の違いについての情報を処理していることを明らかにした。さらに,最近応募者ら独自の理論的研究により,この時間的なダイナミクスを持った階層的な情報処理を可能にする神経回路をモデル化した。本年度は,この独自のモデルの妥当性を神経科学的研究によって検証するため,連合記憶条件下でのニューロン活動にモデルを適用するための基礎的データを収集した。霊長類(サル)に連合記憶課題をトレーニングし,行動実験および,単一ニューロン活動の記録実験を行った。下側頭皮質でニューロン活動を記録したところ,視覚刺激の物理的特徴をコードするニューロンと記憶情報をコードするニューロンが存在することを明らかにした。

本研究では,大脳皮質の神経回路網の構造とそれが機能するメカニズムを明らかにすることにある。そのため,既存の研究による知識の蓄積がある,視覚系の情報処理に関わる神経回路網を解明する。視覚情報は網膜に点のように敷きつめられた視細胞にとらえられ,点の情報として分解される。その後,外側膝状体を経て大脳皮質の視覚1次野へと伝えられる。大脳皮質で処理されるにしたがって,ニューロンが応答する視覚刺激も,線あるいは輪郭やエッジなど,点を統合した形になってくる。そして側頭葉の下側頭皮質では,ニューロンがさらに複雑な図形に応答することが知られており,形態知覚の最終段階の情報処理が行われるとされてきた。近年,応募者らは,顔を視覚刺激とした実験で,サル側頭葉の単一ニューロンがまずヒトかサルかという情報を処理し,それから個体や表情の違いについての情報を処理していることを明らかにした。さらに,最近応募者ら独自の理論的研究により,この時間的なダイナミクスを持った階層的な情報処理を可能にする神経回路をモデル化した。本年度は,この独自のモデルの妥当性を神経科学的研究によって検証するため,連合記憶条件下でのニューロン活動にモデルを適用するための基礎的データを収集した。霊長類(サル)に連合記憶課題をトレーニングし,行動実験および,単一ニューロン活動の記録実験を行った。下側頭皮質でニューロン活動を記録したところ,視覚刺激の物理的特徴をコードするニューロンと記憶情報をコードするニューロンが存在することを明らかにした。