EEG＋TMSによる主観的知覚と神経ダイナミクスの因果関係の探索

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知覚を担う神経活動を理解することを目標として研究を継続した。前年までの研究によって、知覚が生じたときにのみ特異的に後頭から前頭にかけて一過的に興奮性の伝搬波が生じていることを見いだした。この特徴的な伝搬波はこの両者をつなぐ活動と考えられ、主観的な知覚に関わる神経活動を一連の動的なプロセスとして理解する上で重要な発見と考えられる。この特徴的な伝搬波をさらに定量的に理解し、さらにはこれを外部から定量的にコントロールすることを目指して、Voltage Sensitive Fluorescence Proteinを用いたマウス脳のOptical imagingに注目した。Optical imagingは脳の大域的な神経活動を計測するという点でEEGと似ているため、本研究員がヒトEEGで行ってきた研究結果と比較して討議することが可能である。さらに、この実験系では外部からの摂動としてTMSよりも高精度にコントロールすることができる光刺激を用いた神経細胞の興奮・抑制を促す手法を用いることが可能であり、外部摂動による知覚の制御に繋がる。そこでOptical imagingの研究を長年続け、マウスの視覚弁別課題の実験系の開発でも世界に先駆けているイギリスUniversity College LondonのMatteo Carandini博士の研究室に滞在し、マウスの視覚弁別課題遂行中のopticalimaging実験系の構築ならびに習得に従事した。具体的にはVSFPのwide-field optical imagingに必要なマウスの手術法、計測装置の操作法を学び、実際に覚醒下マウスから視覚刺激への応答を計測することに成功した。特に、複数の視覚領野からretinotopy mapを再構成することに成功し、VSFP wide field imagingの有用性を確認した。さらに、VSFPを発現するマウスに視覚検出課題を学習させることに成功し、この課題遂行中にVSFP計測することにも成功した。今年度の研究によって、複数の皮質領野から、膜電位を定量的に計測できるoptogenetic EEGともいうべき計測手法を確立させることができ、知覚を担う神経基盤をより定量的に研究して行く上での基盤が整ったと言える。