ドロソフィラの中央脳におけるリングアトラクター動態

科学分野:

• 神経科学
• 計算神経科学
• 動物 の 行動

背景:

• リングアトラクターとは,方向をコードする理論的な再発性ニューラルネットワークです.
• これらのネットワークは,動物の現在の方向性を表す神経活動の"突起"を維持すると仮定されています.

研究 の 目的:

• 生物学的システムにおけるリングアトラクターネットワークの生理学的証拠を提供する.
• ハエの頭部表現の基礎にある神経機構を調査する.
• このネットワーク内で人工的なヘッディング表現を操作し,維持する能力を実証する.

主な方法:

• 2フォトンのカルシウム画像を用いて 頭を固定したハエを撮影しました
• オプトジェネティクスを使って 集団のニューラル表現を 書き換え,人工的に制御する.
• 神経活動ダイナミクスを分析して 人工表現の自然主義的な維持を確認した.

主要な成果:

• ハエのニューロンの集団を特定し, 方向を表示するボムのような活動ダイナミクスを示した.
• オプトジェネティクスを使って 自然なヘッディング表現を人工的に書き換えた.
• ニューラル回路が 局所的な刺激と グローバル・インヒビションによって 生まれつきのダイナミクスで 人工的な表現を維持することを示した.

結論:

• リングアトラクターネットワークの存在と機能的構造を vivo で支持する最初の生理学的証拠を提供します.
• 局所的な刺激とグローバルな抑制を持つネットワークは,持続的でユニークなヘッダの表現を強制することができます.
• 生物学的回路内の神経表現を操作する可能性を強調しています.