視床-皮質間双方向性結合によるダイナミックゲインコントロール

通过丘脑皮质双向耦合进行动态增益控制

基本信息

批准号：
16015270
负责人：
佐藤宏道
金额：
$ 3.2万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

大脳皮質視覚野ニューロンの受容野刺激に対する反応は、受容野周囲に呈示した刺激の図形特徴に依存して主に抑制性の修飾を受ける。これは刺激文脈依存的反応修飾と呼ばれ、広域視野の刺激布置に依存して情報処理効率を最適化するための神経メカニズムと考えられる。本研究では、この現象を麻酔非動化したネコの一次視覚野(V1)および外側膝状体(LGN)において検討し、その性質を定量的に比較することにより、皮質ニューロンの反応特性に対する視床からの入力の貢献のあり方を明らかにすることを目的とした。1)受容野周囲刺激による修飾作用の刺激コントラスト依存性:正弦波縞刺激の円形パッチによる受容野刺激のコントラストを高・中・低の三段階に固定し、同じ縞方位および空間周波数の受容野周囲刺激のコントラストを可変として、三本のコントラスト-反応関数を求めたが、いずれも周囲刺激のコントラスト増大につれて抑制強度が単調に強まるパタンとなり、V1とLGNの結果に差異が認められなかった。2)受容野周囲刺激の刺激方位チューニング:V1ニューロンでは受容野刺激の方位に明瞭なチューニングが見られるばかりでなく、受容野外刺激による抑制性修飾においても方位チューニングが見られ、多くの場合受容野刺激の最適方位と同じ方位の刺激が受容野外に呈示された場合に最大抑制が生じる。この点についてV1ニューロンとLGNニューロンの性質を比較した。LGNニューロンは受容野刺激に対する応答において方位選択性を示さないが、受容野周囲刺激による抑制性反応修飾は方位チューニングを示し、受容野刺激の方位と同じ方位で最大抑制を生じるものと、むしろ直交関係にある方位で抑制が強まるものが観察された。これらの結果は、視床-皮質間結合がこれまで考えられてきた以上に、皮質の情報処理特性に影響を与えていることを示唆する。

视皮层神经元对感受野刺激的反应主要根据感受野周围刺激的形状特征以抑制方式进行修改。这被称为刺激上下文相关的响应修改，被认为是一种根据宽视野中的刺激配置来优化信息处理效率的神经机制。在这项研究中，我们研究了麻醉、固定的猫的初级视觉皮层（V1）和外侧膝状体（LGN）中的这种现象，并定量比较了其特性，目的是阐明来自输入的贡献。 1）感受野周围刺激的修饰效果的刺激对比度依赖性：正弦条纹刺激的圆形斑块刺激的感受野的对比度固定为高、中、低三个级别，感受野与相同的条纹方向和空间频率是通过改变周围刺激的对比度获得了三个对比度响应函数，但都呈现出抑制强度随着周围刺激的对比度增加而单调增加的模式，并且在之间没有观察到差异。 V1 和 LGN 的结果。 2）刺激周围感受野的刺激方向调节：在V1神经元中，不仅在感受野刺激的方向上看到明显的调节，而且在感受野刺激的抑制性修饰中也看到方向调节，并且在许多情况下，感受野刺激当刺激的最佳方向与刺激的最佳方向相同的方向出现在感受野内时，就会发生最大抑制。在这方面，我们比较了 V1 神经元和 LGN 神经元的特性。尽管 LGN 神经元在对感受野刺激的反应中不表现出方向选择性，但通过周围感受场刺激的抑制反应修饰表现出方向调节，而不是与在与感受野刺激相同的方向上产生最大抑制的那些抑制反应正交。相关方向较强。这些结果表明丘脑-皮质连接对皮质信息处理特性的影响程度比之前想象的更大。