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脳内に二重の地図を発見

ネズミがスタート地点からターゲットまでの移動を計画する際、ターゲットの位置を「世界」座標（報酬ポートに対するターゲットとして青いベクトルで表示）または「自己」座標（スタートポートでのネズミの現在の位置に対するターゲットとして緑のベクトルで表示）で考えることができます。研究者は、計画期間中は自己中心的表現が優勢であることを発見しました。クレジット: Sainsbury Wellcome Centre 研究者らは、脳の二次運動皮質において、空間計画とナビゲーションに重要な役割を果たす 2 つの異なるマップを発見しました。ロンドン大学ロンドン校のセインズベリーウェルカムセンターのグループリーダー、ジェフリーエルリッヒ博士が率いるこの研究は、げっ歯類の空間計画を研究する新しいアプローチを提供し、脳卒中など空間注意に影響を与える神経疾患の理解につながる可能性があります。「私たちは、運動前野自己中心座標系を使用する空間計画だが、それはまた、世界の中心を置いた地図をコード化しており、それが世界における身体の現在の位置を決定するのに使われる。この自己中心的かつ世界中心的な情報は、個々のニューロンで乗算的に組み合わされ、下流で解きほぐしやすくなる」と、この研究の責任著者であるエルリッヒ博士は説明した。研究、出版された Journal of Neuroscience に発表された論文では、研究者らがラットに自己中心的参照フレームと世界中心的参照フレームを区別させる新しい課題を設計した方法について概説しています。研究者らはラットの二次運動皮質にある前頭定位野 (FOF) と呼ばれる脳領域の神経活動を記録し、機械学習技術を使用して情報を解読しました。「一番近いコーヒーショップはどこかと聞かれたと想像してください。『前に歩いて左に曲がってください』（自己中心的な方向）と答えることもできますし、『北に歩いてから東に歩いてください』（世界中心的な方向）と答えることもできます。私たちは、脳がこれらの参照フレーム間をどのように移行し、それを行動に変換するかを理解したいのです」とエルリッヒ博士は説明した。研究者たちは、7 つの舷窓がある壁を使った課題を考案しました。ネズミは、最初の舷窓に鼻を当てるように訓練され、その後、別の舷窓に光が現れ、それが目標であると示されます。ネズミはその後、報酬を受け取るために目標の舷窓に鼻を当てる前に、聴覚による合図を待たなければなりませんでした。この待機期間により、研究者たちは脳内で計画と行動を区別することができました。「タスクに適切な量の複雑さを追加することで、タイミングを実験的に適切に制御することができました。このアプローチにより、表現のさまざまな次元を分離することができました」とエルリッヒ博士は説明しました。いくつかの試行では、同じ目標に向かう異なる移動方向があったが、いくつかの試行では、同じ移動方向であっても、開始点が異なるため、異なる目標に向かうものがあった。研究者らは、神経活動視覚的手がかりと聴覚的手がかりの間の期間に、脳が方向または最終位置に基づいて計画を立てているかどうかを確認し、FOF が自己中心のマップを使用しているか、世界中心のマップを使用しているかを判断します。「FOF に世界中心の地図があることに驚きました。これはこれまで報告されたことがなかったからです。この位置情報が何に使用されているのか、どのような状況で機能的に重要になるのかを調査したいと考えています」とエルリッヒ博士は結論付けました。研究チームは現在、指示が世界中心座標で与えられるタスクで、これらの二重マップがどのように使用されるかを調査しています。また、脳がより複雑な一連の動作を計画する方法も研究しています。この研究の最終的な目標は、空間注意の基本原理をさらに理解し、注意が方向付け動作の計画と実行にどのように関連しているかを理解することです。これは、脳卒中後の半側空間無視などの神経疾患に潜在的影響を与えます。半側空間無視では、人は世界の一部分への注意を処理または切り替えることができません。詳細情報: Liujunli Li 他「ラットの前頭定位野における…

執筆 nipponese 更新 2024年9月16日

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2024-09-16 18:21:03

研究者らは、脳の二次運動皮質において、空間計画とナビゲーションに重要な役割を果たす 2 つの異なるマップを発見しました。ロンドン大学ロンドン校のセインズベリーウェルカムセンターのグループリーダー、ジェフリーエルリッヒ博士が率いるこの研究は、げっ歯類の空間計画を研究する新しいアプローチを提供し、脳卒中など空間注意に影響を与える神経疾患の理解につながる可能性があります。

「私たちは、運動前野自己中心座標系を使用する空間計画だが、それはまた、世界の中心を置いた地図をコード化しており、それが世界における身体の現在の位置を決定するのに使われる。この自己中心的かつ世界中心的な情報は、個々のニューロンで乗算的に組み合わされ、下流で解きほぐしやすくなる」と、この研究の責任著者であるエルリッヒ博士は説明した。

研究、出版された Journal of Neuroscience に発表された論文では、研究者らがラットに自己中心的参照フレームと世界中心的参照フレームを区別させる新しい課題を設計した方法について概説しています。研究者らはラットの二次運動皮質にある前頭定位野 (FOF) と呼ばれる脳領域の神経活動を記録し、機械学習技術を使用して情報を解読しました。

「一番近いコーヒーショップはどこかと聞かれたと想像してください。『前に歩いて左に曲がってください』（自己中心的な方向）と答えることもできますし、『北に歩いてから東に歩いてください』（世界中心的な方向）と答えることもできます。私たちは、脳がこれらの参照フレーム間をどのように移行し、それを行動に変換するかを理解したいのです」とエルリッヒ博士は説明した。

研究者たちは、7 つの舷窓がある壁を使った課題を考案しました。ネズミは、最初の舷窓に鼻を当てるように訓練され、その後、別の舷窓に光が現れ、それが目標であると示されます。ネズミはその後、報酬を受け取るために目標の舷窓に鼻を当てる前に、聴覚による合図を待たなければなりませんでした。この待機期間により、研究者たちは脳内で計画と行動を区別することができました。

「タスクに適切な量の複雑さを追加することで、タイミングを実験的に適切に制御することができました。このアプローチにより、表現のさまざまな次元を分離することができました」とエルリッヒ博士は説明しました。

いくつかの試行では、同じ目標に向かう異なる移動方向があったが、いくつかの試行では、同じ移動方向であっても、開始点が異なるため、異なる目標に向かうものがあった。研究者らは、神経活動視覚的手がかりと聴覚的手がかりの間の期間に、脳が方向または最終位置に基づいて計画を立てているかどうかを確認し、FOF が自己中心のマップを使用しているか、世界中心のマップを使用しているかを判断します。

「FOF に世界中心の地図があることに驚きました。これはこれまで報告されたことがなかったからです。この位置情報が何に使用されているのか、どのような状況で機能的に重要になるのかを調査したいと考えています」とエルリッヒ博士は結論付けました。

研究チームは現在、指示が世界中心座標で与えられるタスクで、これらの二重マップがどのように使用されるかを調査しています。また、脳がより複雑な一連の動作を計画する方法も研究しています。この研究の最終的な目標は、空間注意の基本原理をさらに理解し、注意が方向付け動作の計画と実行にどのように関連しているかを理解することです。これは、脳卒中後の半側空間無視などの神経疾患に潜在的影響を与えます。半側空間無視では、人は世界の一部分への注意を処理または切り替えることができません。

詳細情報:
Liujunli Li 他「ラットの前頭定位野における 2D 自己中心的計画と世界中心的位置の符号化」、The Journal of Neuroscience (2024)。 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0018-24.2024

提供元
セインズベリーウェルカムセンター

引用: 宇宙をナビゲート: 脳内に二重の地図が発見される (2024 年 9 月 16 日) 2024 年 9 月 16 日に https://medicalxpress.com/news/2024-09-space-dual-brain.html から取得

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