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6月29日 色と形の認識メカニズムの再検討(6月28日号Science掲載論文)

2019年6月29日

網膜での入り口から1次視覚野(V1)まで、色と形は別のシグナルとして抽出され、その後より高次の視覚野に投射されて統合されると習ってきた。この根拠は、V1のCO blobと呼ばれる領域の神経は色と光の強さには反応するが、形の変化には反応しない一方、Blobの間に存在する神経は形に反応し、色に反応しないという結果だ。しかし、その後の研究で、本当にそんなに綺麗に分かれているのか疑問が生まれていた。

今日紹介するソーク研究所からの論文はサルのV1に存在するニューロンの興奮をカルシウムセンサーの発光を数千個単位で同時記録できる方法で観察し直し、ここの神経の色と形(線の傾き)に対する反応を記録した研究で6月28日号のScienceに掲載された。タイトルは「Color and orientation are jointly coded and spatially organized in primate primary visual cortex (サルの視覚野では色と傾きは連合してコードされ空間的に組織化されている)」だ。

すでに説明したように、この研究ではこれまでマウスでは普通に用いられている多くのニューロンの活動をカルシウムイメージングを用いて同時に測定する方法をサルにも使えるようにして、色と線の傾きが変化する図形を見せた時の個々のニューロンの反応をすべて記録し、V1での色と形に対するニューロンが完全に分かれているか解析している。この時、on/offといった反応ではなく、形や色に対しての反応の程度を定量化して記録している。

結果は予想通りというか、これまで電極で記録した個別のニューロン記録から提案されてきた通説とは違い、形にも色にも個々のニューロンは異なる強さの反応を示す。このスコアをもとに、色の選好性の強さの指標(CPI)と傾きに対する選好性の指標(OSI)を計算し、また色調に対する選好性も同時に記録すると、確かに色や形にだけ反応する神経も多く存在するが、様々な程度で両方に反応する神経も存在することがわかった。

面白いことに、両方に反応するニューロンは色調に対する選好性が強く、これらは色に選択制の反応がある神経が集まるCO-Blobとは異なる場所に存在することがわかった。

他にも色々調べられているが、専門的なので割愛する。要するに、形と色は決して最初から別々に認識されるのではなく、それぞれに対する選好性が様々な程度の神経が存在して、連続的に認識されるという話になる。このことから、V1から次の高次視覚野V2との投射を、視覚認識の量と質といった両面からもう一度見直して再構成する必要がある。もちろんこれまでも視覚の認識回路は複雑だったが、今後はこれまで以上に複雑な回路を描き出す必要が出てくる。面白いけれども大変だ。


  1. Okazaki Yoshihisa より:

    形と色は決して最初から別々に認識されるのではなく、それぞれに対する選好性が様々な程度の神経が存在して、連続的に認識される
    →自然による生命の設計基本思想:デジタルではなくアナログ?先日のB細胞とT細胞の愛の子DE細胞など、どうも人間の設計思想とは、かなりズレてることが最新技術で明らかに。
    人工視覚、視覚野刺激型もあるようですが、うまくいくのでしょうか?

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