注意とランニングは個々の脳細胞に独立して影響を与える

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概要: 空間的注意とランニングは、個々のニューロンに異なるダイナミクスで独立して影響を与えます。

出典: セインズベリー ウェルカム センター

注意を怠ると、パフォーマンスが低下します。 たとえば、運転中にスマートフォンを使用すると、事故に遭う可能性が 4 倍になります。

注意の変化など、脳の状態の違いが感覚処理に影響を与える可能性があることはわかっていますが、これらの状態は個々の脳細胞にどのように影響するのでしょうか?

UCL の Sainsbury Wellcome Center の神経科学者は、マウスの個々のニューロンが 2 つの異なる認知および行動状態 (注意と実行) によってどのように影響を受けるかを調査しました。 これら 2 つの状態は、かつて共通のメカニズムを共有していると考えられていました。

しかし、本日 Neuron に掲載された新しい研究では、SWC の研究者は、空間的注意とランニングが個々のニューロンに異なるダイナミクスで独立して影響を与えることを発見しました。

「マウスと霊長類を対象としたこれまでの研究では、空間的注意とランニングが感覚処理に非常に類似した影響を与えることが示されています。 マウスが走っているとき、または霊長類が特定説(推定)の場所に注意を払っているとき、視覚野のニューロンの感覚反応が増加します。

「しかし、これらの状態が相互作用して個々のニューロンの応答を調節する方法は知られていませんでした。同じ動物でこの問題に対処できる実験パラダイムがなかったためです。そして論文の筆頭著者。

この問題を解決するために、Kanamori と Mrsic-Flogel は、マウスがコンピューター モニター上の 2 つの場所のうちの 1 つに注意を払い、グレーディング刺激の方向を識別して報酬を得る行動タスクを設計しました。

場所はセッション内で変化して注意状態の変化を誘発する可能性があり、すべての試験でマウスは走るかじっと座っているかを選択できるため、神経科学者は空間的注意の影響と神経反応に対する走りを比較することができました。

金森とMrsic-Flogelは、マウスがコンピューターモニター上の2つの場所のうちの1つに注意を払い、格子刺激の方向を識別して報酬を得るという行動課題を設計しました. クレジット: セインズベリー ウェルカム センター

金森氏は、一次視覚野の第 2/3 層の興奮性ニューロンから記録しました。これらのニューロンは、霊長類の研究で、マウスが走っているときや空間的注意作業中に反応することが以前に示されているためです。

「私たちは、注意とランニングが個々のニューロンに独立して課されていることを発見しました。 動物が走らなくても視覚処理を向上させることが期待されるため、これらの信号を分離することは理にかなっています。

「そして、彼らが走っている間、彼らはランニングの影響を受けずに、視覚的注意を環境内の別の場所に移すかもしれません。」 SWC のディレクターであり、研究の筆頭著者である Tom Mrsic-Flogel は、次のように述べています。

チームはまた、個々のニューロンが空間的注意または数日間の実行によってどのように変調されるかを追跡しました。 彼らは、ランニングによる変調は数日にわたっても非常に安定していることを発見しましたが、空間的注意による変調は非常に動的であり、数日または 1 日内でさえも信頼できません。

研究者たちの次のステップは、これらの異なる応答変調が起こるメカニズムを分子レベルで理解することです。

資金提供: この研究は、上原記念財団とカナエ財団からのポスドク奨学金と、ギャツビー慈善財団 (GAT3755) とウェルカム (219627/Z/19/Z) からのセインズベリー ウェルカム センター コア グラントによって資金提供されました。

この神経科学研究ニュースについて

著者: April Cashin-Garbutt出典: Sainsbury Wellcome Center連絡先: April Cashin-Garbutt – Sainsbury Wellcome Center画像: 画像はSainsbury Wellcome Centerにクレジットされています

元の研究: オープン アクセス.「注意および行動状態による視覚皮質ニューロンの独立した応答変調」金森貴宏らによる。 ニューロン

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これは、黒板に書いている子供を示しています

概要

注意状態と行動状態による視覚皮質ニューロンの独立した応答変調

ハイライト

マウスはヘミフィールド内のさまざまな場所に空間的注意を展開できます空間的注意は、有人な場所の受容野でニューロンを調節します個々のニューロンは、空間的注意とランニングによって独立して調節されます空間的注意とランニングは、単一の V1 ニューロンを異なるダイナミクスで調節します

概要

感覚処理は認知および行動状態の影響を受けますが、これらの状態がどのように相互作用して個々のニューロンの応答を調節するかは不明です。

視覚的識別タスクでマウスを訓練し、走っているときも座っているときも、ヘミフィールド内のさまざまな場所に注意を向け、空間的注意とランニング動作によって視覚反応がどのように変調されるかを調べることができました。

空間的注意が識別性能を改善し、受容野が出席場所と重なる一次視覚野の興奮性ニューロンの視覚反応を強化することがわかりました。

個々のニューロンは空間的注意とランニングの両方によって調節されていましたが、これらの影響の大きさは相関していませんでした。 ランニング依存の変調は何日も安定していましたが、注意変調は動的であり、注意状態の変化が繰り返された後、個々のニューロンにさまざまな程度の影響を与えました。

したがって、神経応答に対する同様の効果にもかかわらず、空間的注意とランニングは異なるダイナミクスで独立して作用し、それらの実装のための分離可能なメカニズムを意味します。



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