大脳皮質地図は分岐し、表現は皮質階層に沿って収束する

科学分野:

• 神経科学
• 計算神経科学
• 認知科学

背景:

• 脳地図（例：網膜地図、体性感覚地図）における個人差は、計算上のばらつきを反映していると推定される。
• 人工ニューラルネットワーク（ANN）は、多様な回路レイアウトから同様のパフォーマンスが得られることを示している。

研究 の 目的:

• 脳の地形における空間的多様性が、個々の表現的多様性と相関するかどうかを調査すること。
• ヒトの脳における機能的地形と表現幾何学の関係を探求すること。

主な方法:

• 大規模コホート（n=414）からのタスクおよび安静時機能的磁気共鳴画像法（fMRI）データを利用した。
• 領域ごとの機能的地形と表現幾何学（個体内活動パターンの非類似性）を比較した。
• 双生児データ（n=394）を調査し、地形と表現の遺伝しやすさを評価した。

主要な成果:

• 個々の地形的多様性にもかかわらず、高次皮質において表現の収束が観察された。
• 機能的地形は、主に感覚運動皮質および構造的に制約された領域における表現の違いと相関していた。
• 脳の地形は、表現よりも遺伝しやすいことがわかった。

結論:

• 高次脳領域では、個々に特異的な活動パターンによって、類似の情報が異なる方法で符号化されている。
• 学習された表現だけでなく、構造的制約が、特異的な神経レイアウトにつながる可能性がある。
• 神経構造と実装の柔軟性との相互作用が、脳の地形と表現の関係を形作る。