大脳皮質におけるミニコラムに対応する機能構築の解明

阐明大脑皮层迷你柱对应的功能结构

• 批准号: 13J06301
• 负责人: 西山 めぐみ
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06301/
• 关键词: 大脳皮質; 視覚野; 機能的構造; 二光子カルシウムイメージング; ネコ; 二光子イメージング

本研究は大脳皮質神経回路の機能的構造を解明することを目的としている。大脳皮質内局所神経回路には、解剖学的な単位構造であるミニコラムが存在する。本研究では大脳皮質の層構造に対し垂直な方向の機能的構造に着目し、このミニコラムが機能的最小単位である可能性について調べてきた。しかし、研究を進める中で大脳皮質の層構造に対し水平な方向の情報表現に着目するようになった。過去の研究からネコやサルの大脳皮質視覚野では機能コラム構造が存在することがわかっている。このような機能コラム構造を持つ動物において、どのような情報表現がなされているか、どのような機能的単位構造が存在するかについては、まだよく知られていない部分が多い。in vivo 二光子カルシウムイメージング法は、単一神経細胞の応答特性がわかる空間解像度で大脳皮質の広範囲を調べることができる。本研究では、この手法を用いて情報表現の詳細や機能的単位構造について明らかにする。現在得られた実験結果では、複数の個体において大脳皮質視覚野の広範囲（1㎜四方程度）にわたり単一細胞の視覚応答がわかるデータが取得でき、機能的構造の評価を行うことができた。一次視覚野において、神経細胞の視覚特性の一つである一定方位の傾きを持つ線分に特異的に応答する方位選択性の機能的構造について調べたところ、最適刺激方位の類似する神経細胞が皮質水平方向に集積し、コラム状の構造を形成しているマップ構造が見られた。一方で、線分の動く方向に特異的に応答する方向選択性については、機能的構造は同様には表現されていなかった。この方向選択性のマップ構造についてはまだよく知られておらず、本研究は方向選択性の情報表現に新しい知見を与えるものとなる。現在、引き続きマップ構造や個々の神経細胞の特性について解析を行っている。解析が終了次第、学術論文としてまとめる予定としている。

这项研究旨在阐明脑皮质的神经回路的功能结构。心脏内局部神经回路，有迷你柱，解剖单位结构。这项研究的重点是沿垂直于大脑皮层的分层结构的方向的功能结构，并研究了该微小级别是最小的功能单元的可能性。但是，随着我继续研究，我开始专注于沿水平方向的大脑皮层结构的信息表示。先前的研究表明，功能柱结构存在于猫和猴子的皮质视觉皮层中。在具有此类功能柱结构的动物中，关于表达哪些信息以及存在哪些功能单位结构的动物仍然有许多未知数。体内两光子钙成像可以在空间分辨率下检查各种大脑皮层，从而允许单个神经元的响应特征。在这项研究中，该方法用于阐明信息表示和功能单位结构的详细信息。今天获得的实验结果表明，可以获得数据以显示多个个体中脑皮质视觉皮层（约1毫米平方）上单个细胞的视觉响应，从而评估功能结构。在主要的视觉皮层中，我们研究了方向选择性的功能结构，该功能结构特异性地响应了具有恒定取向的线段，即神经元的视觉特性之一，并找到了一个MAP结构，其中具有相似最佳刺激方向的神经元在皮质的水平方向上积累了相似的神经元，形成了柱状结构。另一方面，有关方向选择性的方向选择性，该功能结构并未类似地表达，该方向选择了线段移动的方向。该方向选择性的地图结构尚不清楚，这项研究为方向选择性的信息表示提供了新的见解。目前，我们正在继续分析地图结构和单个神经元的特征。分析完成后，该论文将作为学术论文汇编。