3次元電流密度源解析法による大脳新皮質局所神経回路情報の定量化

使用 3D 电流密度源分析方法量化新皮质中的局部神经回路信息

• 批准号: 23700492
• 负责人: 後藤 太邦
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23700492/
• 关键词: 大脳新皮質; 電流密度解析法; 体積導体モデル; ラットバレル野

本研究課題では,3次元体積空間で電流密度分布を推定する体積的電流密度解析法(VCSD法)の実データ適用可能性の評価を行った.本評価はノイズ耐性と,VCSD法の特徴の一つである大脳新皮質電気伝導率分布実測値から作成された体積導体モデルが推定精度に及ぼす影響の2つの点で行われた.ノイズ耐性評価では,まず標準体積導体モデルを用いてモデル電流密度分布から電位分布を計算した後,一定の割合のガウスノイズを印加することでノイズ付電位分布を用意した.その後この電位分布対してVCSD法および従来法を適用して電流密度分布を推定し,モデルとの誤差を比較した.また,体積導体モデルの影響評価では,ノイズ耐性評価と同様の電位分布シミュレーションに実測値から作成した体積導体モデルを使用し,その電位分布に対して同じ実測体積導体モデルを使用したVCSD法と,従来用いられてきた均質体積導体モデルを使用したVCSD法を適用して電流密度分布の推定誤差を比較した.双方の評価でVCSD法は従来法と比較して良好な性能を示し,VCSD法の実データへの有効性を示す事ができた.次に,VCSD法を単一ヒゲ刺激時におけるラットバレル野の事象関連重位に適用し,推定したヒゲ刺激起因の電流密度分布からラットの対応バレル野の位置,形状の特定を行った.その結果,刺激したヒゲに対応するバレルを80%以上の精度で推定する事に成功した.通常バレルの位置は電気生理記録終了後に組織染色を行うことで確認する.一方,本方法を用いれば,バレルの位置,形状を組織染色無しで特定することができ,慢性的に埋め込まれた電極から得られたデータの解析に空間情報を精度高く含めることができる.本結果は研究計画のD1およびD2に対応し,その成果として,ヒゲ刺激対応バレルの脳情報の時空間的定重化の一助となることが期待できる.

This research topic is to evaluate the feasibility of the volumetric current density analysis method (VCSD method) for estimating the current density distribution in three-dimensional volumetric space. In this paper, we evaluate the characteristics of VCSD method, including the determination of electrical conductivity distribution of large neocortex, the preparation of volume conductor, the estimation accuracy and the influence of VCSD method. After calculating the current density distribution and potential distribution of the standard volume conductor, the potential distribution of the standard volume conductor is calculated. The VCSD method and the conventional method are suitable for estimating the current density distribution and comparing the error of the current density distribution. In order to evaluate the influence of volume conductor, the VCSD method is used to evaluate the potential distribution of homogeneous volume conductor and to estimate the error of current density distribution. Both sides evaluated the VCSD method and compared it with the previous method. The performance of the VCSD method was good. The performance of the VCSD method was good. In addition,VCSD method is applied to estimate the current density distribution, position and shape of the stimulus. The result is that the stimulus must be more than 80% accurate and the task must be successful. Usually, the position of the cell is changed, and the tissue staining is confirmed after the electrophysiological recording is completed. On the one hand, this method is used to analyze spatial information with high accuracy, including the position and shape of the tissue staining without specific, chronic and buried electrodes. The results of this study are helpful to the time-space optimization of stimulus response and information in D1 and D2 of the research project.

项目成果

Sparse and heterogeneous codification of sound attributes in rat primary auditory cortex revealed by laminar profile analysis

层流分布分析揭示大鼠初级听觉皮层声音属性的稀疏和异质编码

• 发表时间: 2011
• 作者: Ogawa T;Goto T;Sumiyoshi A;Nonaka H;Jerbi K;Olivier B;Kawashimia R;Riera J
• 通讯作者: Riera J

Large-Scale Heterogeneous Representation of Sound Attributes in Rat Primary Auditory Cortex : From Unit Activity to Population Dynamics

大鼠初级听觉皮层声音属性的大规模异质表示：从单位活动到群体动态

• DOI: 10.1523/jneurosci.0086-11.2011
• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Neuroscience
• 影响因子: 5.3
• 作者: Ogawa T;Riera J;Goto T;Sumiyoshi A;Nonaka H;Jerbi K;Olivier B;Kawashima R
• 通讯作者: Kawashima R

Localization of single barrel column by means of a volumetric current source

通过体积电流源对单筒柱进行定位

• 发表时间: 2011
• 作者: Goto T;Ogawa T;Riera J;Kawashima R
• 通讯作者: Kawashima R