下側頭葉における記憶形成機構の神経回路モデル

下颞叶记忆形成机制的神经回路模型

基本信息

批准号：
12050209
负责人：
森田昌彦
金额：
$ 5.25万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

脳の視覚系において、下側頭葉皮質は視覚性記憶に深く関与していることが知られている。この領域で、遅延対連合課題時に、cueにはほとんど反応しないにもかかわらず、遅延期間中に徐々に活動を高めtargetに対する反応に近づくという予測的活動を示すニューロン(pair-recallニューロン)が見つかっている。このようなニューロン活動は、下側頭葉の記憶メカニズムを探る上で非常に重要であるが、点アトラクタを基礎とする従来の記憶モデルでは説明できず、そのメカニズムは長い間不明であった。これに対して、我々は計算論的な考察に基づき対連合記憶の神経回路モデルを構築した。このモデルは、相互に結合した2つの回路網N_1とN_2から成り、N_2からフィードバックされる学習信号を用いてN_1に軌道アトラクタが形成される。これによって対連合課題の学習と実行が可能であるだけでなく、pair-recallニューロン活動がよく再現される。また、N_1をTE野、N_2を嗅周皮質に対応づけることによって、種々の生理学的知見が説明され、いくつかの予言が導かれる。ごく最近、Nayaら(2001)はpair-recallニューロンの活動を詳細に測定し、その時間特性を解析することによって極めて興味深いデータを得た。そこで、我々のモデルのシミュレーション結果について全く同様の解析を行ったところ、生理データと非常によく一致し、予言の一部が実証された。このことは、TE野に軌道アトラクタが形成されていること、及びそれに必要な学習信号が嗅周皮質から送られていることを強く示唆する。

在大脑的视觉系统中，下颞叶皮层与视觉记忆密切相关。在该区域中，发现神经元（配对回忆神经元）在延迟配对联想任务中表现出预期活动，尽管它们几乎对提示没有反应，但它们的活动在延迟期间逐渐增加并接近对目标的反应。。这种神经元活动对于研究颞下叶的记忆机制极其重要，但它无法用基于点吸引子的传统记忆模型来解释，并且其机制长期以来仍不清楚。为此，我们基于计算考虑构建了配对联想记忆的神经回路模型。该模型由两个互连的网络N_1和N_2组成，利用N_2反馈的学习信号在N_1上形成轨迹吸引子。这不仅使得学习和执行配对关联任务成为可能，而且还可以很好地再现配对回忆神经元活动。此外，通过将 N_1 与 TE 区域相关联，将 N_2 与鼻周皮层相关联，可以解释各种生理发现并得出一些预测。最近，Naya 等人（2001）通过详细测量配对回忆神经元的活动并分析其时间特征，获得了非常有趣的数据。当我们对模型的模拟结果进行类似的分析时，我们发现它们与生理数据非常匹配，证实了我们的一些预测。这强烈表明轨迹吸引子是在 TE 区域形成的，并且其所需的学习信号是从鼻周皮层发送的。