動物モデルを用いた後付け的知覚生成の神経基盤の解明

使用动物模型阐明事后感知生成的神经基础

• 批准号: 22K15618
• 负责人: 石津 光太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15618/
• 关键词: 知覚生成; 知覚意思決定; オプトジェネティクス; マウス; Postdiction; 後付け的知覚; 連続聴錯覚; 再入力仮説; 移動エントロピー

脳は感覚器からのぼってきた感覚信号に対して、脳内の予測や事前知識を統合することで、もっともらしい知覚世界を生成している。そのため、知覚は感覚情報が脳内で統合処理されたあとに生じると考えられる一方で、われわれは外界からの刺激を時間遅れなく知覚している。これらを鑑みると、知覚自体が後付け的に起こる現象だと解釈できる。本研究では、当初、計画していた計画していた連続聴錯覚タスクを実装したところ、動物の行動だけでは錯覚が生じているかの判別が困難であることが明確になった。そのため動物に課す行動課題を変更した。マウスには頭部拘束下で教示音の高低に応じて左右のスパウトを舐め分けさせるfrequency-discrimination taskを課した。この課題において、マウスは提示される音が高音カテゴリか、低音カテゴリに属するかを知覚し、さらに高音と低音のどちらの比率が高いかを判別しなくてはならない。加えて、左右のスパウトの報酬量に差を設けて報酬バイアスがマウスの選択に与える影響を観察した。さらに教示音に長短のパターンを織り混ぜることで教示音の弁別難易度を操作した。マウスは自分の選択に自信があるときは得られる報酬量に関わらず正しい解答をし、自信がなければ報酬量が多く設定された選択肢に偏った。これは、マウス脳内で感覚情報と報酬の事前知識との統合が行われている証左と考えられる。次に，タスク中のマウスの聴覚野、前頭前野の神経活動をオプトジェネティクス技術によって任意のタイミングで抑制する実験を行った。前頭前野を活動抑制の対象に選んだ理由としては、事前の電気生理計測によって、マウスの知覚・意思決定プロセスにおいて、感覚情報と報酬の事前知識との統合が内側前頭前野で行われることが示唆されたためである。

大脑通过整合大脑中的预测和先验知识来响应来自感觉器官的感觉信号，从而生成一个合理的感知世界。因此，虽然感知被认为是在感觉信息在大脑中整合和处理之后发生的，但我们感知来自外界的刺激没有任何时间延迟。考虑到这些点，可以解释知觉本身是一种事后发生的现象。在这项研究中，当我们实施最初计划的连续听觉错觉任务时，很明显，仅根据动物的行为很难确定是否发生错觉。因此，赋予动物的行为任务发生了变化。小鼠接受了一项频率辨别任务，要求它们根据教学声音的音调舔左右喷嘴，同时限制它们的头部。在此任务中，小鼠必须感知所呈现的声音属于高音类别还是低音类别，并确定哪个声音具有更高的高音调或低音调音调的比例。此外，我们还对左右喷口的奖励金额进行了差异，以观察奖励偏差对小鼠选择的影响。此外，通过在教学声音中编织长短模式来解决区分教学声音的困难。当老鼠对自己的选择充满信心时，无论收到多少奖励，它们都会给出正确的答案；当它们不自信时，它们会偏向于提供更高奖励的选项。这被认为是小鼠大脑中整合了感觉信息和奖励先验知识的证据。接下来，我们进行了一项实验，在实验中，我们使用光遗传学技术在任意时间的任务中抑制小鼠听觉皮层和前额叶皮层的神经活动。我们之所以选择前额叶皮层作为活动抑制的目标，是因为之前的电生理测量表明，内侧前额叶皮层在小鼠的感知和决策过程中整合了感觉信息和奖励的先验知识，这是因为它是这样做的。 。