発達期における単一方位視体験による方位マップ改編に関する理論研究

摘要

Using intrinsic signal optical imaging, it has been confirmed that in the visual cortex of kittens that experienced a single orientation through cylindrical-lens goggles, cortical domains selectively responsive to the experienced orientation expanded with a sensitive period. To elucidate how the onset time of single-orientation experience affects the orientation map alteration, we carried out computer simulations based on our model for the self-organization of geniculocortical inputs. First, we conducted simulation assuming only spontaneous activities in the LGN, which represents a developmental condition before eye opening. Next, using the map established before eye opening as an initial map, we performed simulations by presenting 12 oriented gratings to the model retina, which represents a normal visual condition after eye opening. The arrangement of preferred orientations was found to become more regular and orientation selectivity was enhanced as the simulation step. Finally, simulations assuming a single orientation exposure for a fixed period immediately after the normal visual experience showed that the expansion of cortical domains for the experienced orientation decreased with the simulation step of the normal visual experience. Taken together, it was demonstrated that our model can well reproduce the qualitative features of orientation maps in goggle-reared kittens.%仔ネコ視覚野の光学計測によって，シリンダーレンズゴーグルを装着して単一方位の視体験をさせると，経験した方位に選択的に反応する皮質領域が優位に拡大し，この領域可変性には感受性期があることが確認されている.我々は，単一方位視体験を開始するタイミングが方位マップの変化にどのように影響を及ぼすかを明らかにするために，膝状体一皮質入力の自己組織化モデルのシミュレーションを実行した.まず，開眼前の方位マップ形成を外側膝状体における自発的活動のみを仮定してシミュレーションを実行した.次に，この開眼前に形成された方位マップを初期状態として，12方位の縞刺激を呈示して正常視体験における方位マップ形成をシミュレートしたところ，シミュレーション回数の増加とともに最適方位の配列は規則性を増し方位選択性も高くなった.さらに，正常視体験シミュレーションにおいて形成された方位マップを初期状態として，-定期間だけ単一方位を視体験させたときのマップ形成をシミュレートした結具，正常視体験のシミュレーション回数を大きくするにつれて経験方位を表現する額域の拡大は減少した.以上の結果から，我々の自己組織化モデルは，ゴーグル飼育をした仔ネコ方位マップの定性的特徴をよく再現できることが示された.