霊長類網膜におけるミジェット神経節細胞受容野構築の計算モデル研究 学術的背景 霊長類網膜におけるミジェット経路（midget pathway）は、視覚システムにおける高空間分解能と色知覚の基盤である。この経路の重要な特徴の一つは、受容野の中心-周辺組織（center-surround organization）であり、受容野中心領域の反応が周辺領域の反応によって拮抗される。この現象は広く研究されているが、未解決の2つの重要な問題が残っている。まず、周辺領域の反応は主にまたは完全に水平細胞（horizontal cells）が光受容体（cones）に対して行う負のフィードバックによるものであり、これは一般的な「ガウス差分モデル」（difference of gaussians, DOG）が示唆...

脳内の相関変動性が高度に非最適な感覚符号化を引き起こす 学術的背景 脳は神経集団の活動を通じて世界を認識しますが、感覚符号化の計算目標が感覚刺激の識別をサポートするためなのか、あるいは感覚世界の内部モデルを生成するためなのかはまだ明確ではありません。実験では、神経集団内の相関変動性（ノイズ相関）が普遍的に観察されており、多くの研究が相関変動性が感覚符号化の識別能力を向上させると示しています。しかし、これらの研究は相関変動性が識別的な感覚符号化にとって最適かどうかを検討していません。もし感覚符号化の計算目標が識別的なものであるならば、相関変動性はその目標をサポートするために最適化されるべきです。本研究では、2つの新しいゼロモデルを開発し、神経集団内の相関変動性が識別的な感覚符号化にとって最適か...

ドーパミン受容体が視床網様核における調節作用：ニューロンの興奮性と電気シナプスに関する研究 学術的背景 視床網様核（Thalamic Reticular Nucleus, TRN）は、脳内の重要な抑制性ニューロンネットワークであり、視床と皮質間の感覚情報伝達を調節する役割を担っています。TRNニューロンは電気シナプス（electrical synapses）を介して互いに結合し、密なネットワークを形成しています。この電気シナプスは、ニューロンの同期発火、信号伝達、およびネットワーク機能において重要な役割を果たしています。ドーパミン（dopamine, DA）は、注意、報酬、運動制御などのプロセスに広く関与する重要な神経伝達物質です。TRNは中脳からのドーパミン作動性入力を受け取り、高濃度のD...

チリのデグー（Octodon degus）を視覚システム研究の新モデルとして 学術的背景 視覚システムの研究は、神経科学分野における重要な課題の一つです。従来、科学者たちは夜行性や薄明薄暮性の齧歯類（ハムスター、ラット、マウスなど）をモデルとして、視覚システムの発達と機能を研究してきました。しかし、これらの動物の視覚システムは比較的単純であり、人間などの昼行性哺乳類の視覚システムとは大きな違いがあります。研究範囲を広げるため、科学者たちは人間の視覚システムに近い動物モデルを探し始めました。チリのデグー（Octodon degus）は、昼行性で早熟性の齧歯類であり、豊富な錐体細胞と高度に発達した網膜構造を持つことから、潜在的な研究モデルとして注目されています。 本研究の主な目的は、チリデグーの...

ストレッチ反射モデルを用いた筋電図からの高速および低速運動における下行性活性化パターンの推定 背景紹介 運動制御の分野において、脳からの下行性活性化（descending activation）は筋活性化の主要な源ですが、脊髄反射回路（spinal reflex loops）も運動生成において重要な役割を果たしています。脊髄伸張反射（spinal stretch reflex）は、筋長の変化に迅速に応答する短遅延の反射機構であり、筋力を調節することができます。しかし、脊髄反射が運動生成において果たす役割は広く研究されているにもかかわらず、現代の運動制御理論におけるその位置づけはまだ明確ではありません。脊髄反射が脳からの下行性活性化とどのように協調して働くかをより深く理解するために、Lei Z...