走行が霊長類と齧歯類の視覚野を共通のメカニズムを介して調節するが、定量的には異なる実装

Core Concepts

マウスとマーモセットの一次視覚野(V1)における走行関連の応答変調は、共通の基本的なメカニズムを反映しているが、その定量的な特徴は大きく異なる。

Abstract

本研究では、マーモセットの一次視覚野(V1)における走行時の応答変調を調べ、マウスの結果と比較した。

マウスでは、走行時に V1 の活動が大幅に増加するのに対し、マーモセットでは応答変調は小さく、むしろ抑制的な傾向がみられた。
個々のニューロンレベルの解析でも、マウスでは走行時の応答増大が顕著だが、マーモセットでは微小な抑制的変調しか見られなかった。
一方、両種において、V1 ニューロン集団の共有ゲイン変調という共通の特徴が見出された。しかし、この変調との相関は、マウスでは走行と強く正の相関を示すのに対し、マーモセットでは弱く負の相関を示した。
以上より、視覚野における行動状態依存的な応答変調は、霊長類と齧歯類で定量的に大きく異なるが、基本的なメカニズムは共通している可能性が示唆された。

Stats

マウスのV1ニューロンの走行時の応答は、好みの刺激に対して1.523倍(95%CI: 1.469-1.579)、全刺激に対して1.402倍(95%CI: 1.365-1.440)増加した。
マーモセットのV1ニューロンの走行時の応答は、好みの刺激に対して0.899倍(95%CI: 0.851-0.949)、全刺激に対して1.011倍(95%CI: 0.995-1.027)となり、むしろ抑制的な変化を示した。
マウスのV1活動と走行速度の相関係数の中央値は0.407(p=9.04×10-5)と強い正の相関を示したのに対し、マーモセットでは-0.033(p=0.034)と弱い負の相関を示した。

Quotes

"マウスでは、走行時に V1 の活動が大幅に増加するのに対し、マーモセットでは応答変調は小さく、むしろ抑制的な傾向がみられた。"
"一方、両種において、V1 ニューロン集団の共有ゲイン変調という共通の特徴が見出された。しかし、この変調とは、マウスでは走行と強く正の相関を示すのに対し、マーモセットでは弱く負の相関を示した。"

Key Insights Distilled From

Running modulates primate and rodent visual cortex differently

by Liska,J. P.,... at www.biorxiv.org 06-14-2022

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.06.13.495712v4

Deeper Inquiries

視覚野における行動状態依存的な応答変調の機能的意義はどのように種間で異なるのか?

マウスとマーモセットにおける視覚野の行動状態依存的な応答変調の機能的意義には重要な違いがあります。マウスでは、走行時に視覚野の活動が大幅に増加する傾向がありますが、マーモセットではこの変調は小さく、走行時にはわずかに抑制的な傾向が見られます。この違いは、霊長類と齧歯類の視覚システムの構造的および機能的な違いに関連しています。霊長類はより高度な視覚機能を持ち、視覚野以外の視覚領域がより多く存在し、中心視野の高解像度表現を持っています。一方、齧歯類は視覚を重要な行動に利用していますが、霊長類ほど視覚に依存していません。そのため、走行による視覚野の変調が霊長類と齧歯類で異なるのは、それぞれの種の視覚システムの進化的な適応に関連していると考えられます。