Effect of exercise on visual cognitive function and its brain mechanism

运动对视觉认知功能的影响及其脑机制

• 批准号: 22500573
• 负责人: SHIMEGI Satoshi
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22500573/
• 关键词: 感覚; 知覚; アセチルコリン; 一次視覚野; ラット; 微小イオン投与法; 浸潤法; ゲインコントロール; サル

Physical exercise has been reported to improve several kinds of cognitive function in human and rodents, but the underlying neuronal mechanisms remain unknown. Since the levels of cortical neuromodulators are increased during exercise, it is possible that the effect of exercise on cognitive function is mediated via the neuromodulators. To examine the possibility, I tested the effect of acetylcholine (ACh) on the visual response of neurons in the early visual cortex (V1) of monkey and rat. The present results are summarized as follows:1) in monkey V1, ACh dominantly facilitated the visual responses2) in rat V1, ACh caused response facilitation and suppression with approximately the same frequency3) ACh caused a response gain control, by which the amplitude of contrast-response function but not the shape was changed4) muscarinic ACh receptors were responsible for the ACh’s effect5) ACh predominantly suppressed layers 2/3 neurons but facilitated layer 5 neurons, which projects to the higher order visual area and to subcortical areas, respectively.The present study suggests that ACh more distinctly and finely controls visual information processing than previously thought.

据报道，体育锻炼可以改善人类和啮齿动物的多种认知功能，但其潜在的神经机制仍不清楚。由于运动过程中皮质神经调节剂水平升高，运动对认知功能的影响可能是通过神经调节剂介导的。为了验证这种可能性，我测试了乙酰胆碱(ACh)对猴子和大鼠早期视觉皮质(V1)神经元视觉反应的影响。结果如下：1)在猴V1，ACh主要促进视觉反应；2)在大鼠V1，ACh以大致相同的频率引起反应促进和抑制；3)ACh引起反应增益控制，从而改变对比度反应功能的幅度，而不是形状；4)M受体负责ACh的作用；5)ACh主要抑制第2/3层神经元，但促进第5层神经元，分别投射到高级视觉区域和皮质下区域。本研究表明，ACh对视觉信息处理的控制比以往认为的更明显和更精细。

项目成果

GABAergic inhibition in shaping the spatial frequency tuning of neurons and its contrast dependency in the dorsal lateral geniculate nucleus of cat.

猫背外侧膝状核中神经元空间频率调谐的 GABA 能抑制及其对比依赖性。

• DOI: 10.1111/ejn.12149
• 发表时间: 2013
• 期刊: European Journal of Neuroscience
• 影响因子: 3.4
• 作者: Kimura A;Shimegi S;Hara S;Okamoto M;Sato H;Kimura Akihiro
• 通讯作者: Kimura Akihiro

ネコ外側膝状体中継細胞における空間周波数選択性の形成に及ぼす興奮性メカニズムとGABA 抑制の役割

猫外侧膝状体中继细胞空间频率选择性形成中的兴奋机制和GABA抑制作用

• 发表时间: 2011
• 作者: 木村晃大;七五三木聡;原 真一郎;岡本 正博;佐藤 宏道
• 通讯作者: 佐藤 宏道

Central changes in glaucoma : Neuroscientific Study Using animal models

青光眼的主要变化：使用动物模型的神经科学研究

• 发表时间: 2011
• 期刊: The mystery of glaucoma
• 作者: Kazuyuki Imamura;Masamitsu Shimazawa;Hirotaka Onoe;Yasuyoshi Watanabe;Kiyoshi Ishii;Chihiro Mayama;Takafumi Akasaki;Satoshi Shimegi;Hiromichi Sato;Kazuhiko Nakadate;Hideaki Hara;Makoto Araie
• 通讯作者: Makoto Araie

初期視覚系における広域視野情報の統合機序

早期视觉系统中宽视场信息的整合机制

• 发表时间: 2012
• 作者: 七五三木聡;木村晃大;原真一郎;相馬祥吾;佐藤宏道
• 通讯作者: 佐藤宏道

Cholinergic modulation of response gain in the primary visual cortex of the macaque

猕猴初级视觉皮层反应增益的胆碱能调节

• DOI: 10.1152/jn.00330.2011
• 发表时间: 2012
• 期刊: J. Neurophysiol
• 作者: Soma;S.;Shimegi;S.;Osaki;H. and Sato;H
• 通讯作者: H