眼球運動時における網膜での視覚情報の符号化

眼球运动过程中视网膜中视觉信息的编码

• 批准号: 15J11354
• 负责人: 松本 彰弘
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11354/
• 关键词: 網膜; 網膜神経節細胞; 受容野; 眼球運動; 多細胞同時記録; ホールセル・クランプ記録; 相関解析; ギャップ結合; 協同的スパイク発火; 感覚神経回路; 視覚情報処理

生体の眼は、固視微動と急速運動（サッカード）を繰り返すため、網膜に投影される外界像は常に揺動している。本研究は、網膜が、揺動する網膜像をどのように処理するのか、明らかにすることを目的とした。（１）キンギョ網膜神経節細胞のタイプ分類脳へと軸索を投射する神経節細胞は、応答特性、形態、遺伝的背景の相違から複数のタイプが存在する。本研究では、受容野特徴について主成分分析を行い、時間過程（Fast x Medium x Slow）と持続時間（transient x sustained）によって6タイプに分類されることを示した。（２）眼球運動様刺激に選好性を持つ細胞タイプの発見キンギョの眼球運動を模した動画像を提示し、多点電極を用いて神経節細胞群の応答を解析した。結果、特定の細胞タイプは、眼球運動の特徴（速度／方向依存性）に依存して発火特徴が変化した。特に、Fast transient（Ft）型細胞は、従来の眼球運動を考慮しない条件と比べ、より大きな受容野を持ち、強い応答を示すことが分かった。つまり、特定の細胞タイプ群は、眼球運動様の揺動に調節性を持ち、受容野特徴を変化させていた。Ft型細胞からホールセル・クランプ記録を行った結果、受容野特徴の変化には興奮性経路の修飾が寄与することが分かった。また、情報伝送様式の数理的解析から、Ft型細胞が、Medium sustained型、Slow sustained型細胞と協同して情報を符号化することを見出した。さらに、これらの処理について、Mb1型双極細胞群による電気的連絡網と抑制性介在神経細胞（アマクリン細胞）が媒介する回路モデルを提起した。これらの成果の一部は、2017年4月発行のProc. Jpn. Acad., Ser. B, Phys. Biol. Sci.誌（Matsumoto and Tachibana, 2017）に掲載された。

由于人眼重复注视微动和快速运动（扫视），投射到视网膜上的外部图像不断波动。这项研究的目的是阐明视网膜如何处理波动的视网膜图像。 (1)金鱼视网膜神经节细胞的类型分类 由于反应特征、形态和遗传背景的差异，向大脑投射轴突的神经节细胞有多种类型。在本研究中，我们对感受野特征进行了主成分分析，结果表明它们可以根据时间过程（快x中x慢）和持续时间（瞬态x持续）分为六种类型。 (2) 发现一种偏好类眼动刺激的细胞类型我们提出了模拟金鱼眼动的运动图像，并使用多点电极分析了神经节细胞群的反应。结果，特定细胞类型的放电特性根据眼球运动的特性（速度/方向依赖性）而改变。特别是，与不考虑眼球运动的传统条件相比，快速瞬变（Ft）细胞具有更大的感受野和更强的反应。换句话说，某些细胞类型能够调整其类似眼球运动的波动并改变其感受野特征。 Ft 型细胞的全细胞钳记录表明，兴奋性途径的改变导致感受野特征的变化。此外，通过对信息传递模式的数学分析，我们发现Ft型细胞与中持续型和慢持续型细胞协同编码信息。此外，我们提出了由 Mb1 型双极细胞和抑制性中间神经元（无长突细胞）形成的电通信网络介导的这些过程的电路模型。其中一些结果发表在《Proc., Ser. B, Phys Biol, 2017》上。

项目成果

Nonlinear modulation of receptive field properties of retinal ganglion cells during global motion

全局运动过程中视网膜神经节细胞感受野特性的非线性调制

• 发表时间: 2017
• 作者: Akihiro Matsumoto;Masao Tachibana
• 通讯作者: Masao Tachibana

Rapid processing of global motion images by locally coordinated retinal ganglion cells

局部协调的视网膜神经节细胞快速处理全局运动图像

• 发表时间: 2016
• 作者: Akihiro Matsumoto;Masao Tachibana
• 通讯作者: Masao Tachibana

Unexpected functional roles of horizontal cells in the retinal circuit

视网膜回路中水平细胞的意外功能作用

• 发表时间: 2016
• 作者: Taro Chaya;Akihiro Matsumoto;Yuko Sugita;Satoshi Watanabe;Ryusuke Kuwahara;Masao Tachibana;Takahisa Furukawa
• 通讯作者: Takahisa Furukawa

Cooperative processing of dynamic images by retinal ganglion cell assembly

视网膜神经节细胞组装协同处理动态图像

• 发表时间: 2015
• 作者: Matsumoto A;Tachibana M
• 通讯作者: Tachibana M