研究組織・メンバー

A01:視知覚・運動連関の学習に伴う神経回路の柔軟性と頑強性

研究代表者
木村梨絵・生理学研究所視覚情報処理研究部門・特任助教
WEBhttp://www.nips.ac.jp/vip/

紹介文本文

脳は、入力された情報を処理して出力する情報処理演算システムであり、知覚情報に基づいて行動を変化させることができる。この学習過程には、柔軟に変容する神経回路と、頑強に保存される神経回路の両方が関与すると考えられる。そこで、本研究では、柔軟な回路と頑強な回路の特徴を捉えた上で、これら二種類の回路がどのように相互作用しているのかを、単一領野内および多領野間の神経回路を対象に明らかにする。学習による機能変化を、回路の再編のみに注目することなく、保存された回路にも焦点を当てて解析することで、脳機能が学習依存的に変化しながらも安定に働く仕組みを明らかにし、その全体像を捉えることを目指す。
頭部を固定したラットに、縦縞が提示された時に、レバーを押し、横縞では、レバーを引くという視覚弁別性の運動課題を学習させる。その学習完了後に、視覚と運動の関係性を変化させる。この再学習による機能転換の過程で、課題遂行中のラットの一次視覚野や、トップダウン入力を与えるような高次領野を含む多脳領野から、多細胞の神経活動を一斉に電気生理学的にマルチユニット記録する。機能転換で保存される機能的神経回路と再編される回路を検出し、それぞれがどの程度の割合で存在するかを明らかにする。さらに、これらの回路で特徴的な性質、例えば、領野、層、細胞種、活動パターンなどを見出す。さらに、機能転換前の特定の細胞の神経活動を光遺伝学的に操作することで、再編回路に対する保存回路の機能を明らかにし、学習による機能再編を担う神経回路基盤の理解を深める。

図1　視覚と運動の関係を転換する過程での神経活動を多脳領野から記録する

文献

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Large-scale analysis reveals populational contributions of cortical spike rate and synchrony to behavioural functions. J Physiol. 595: 385-413.
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