Optical Imaging of Neuronal Populations During Decision-Making | Science (2005)
K. L. BRIGGMAN, H. D. I. ABARBANEL, AND W. B. KRISTAN, JR.
https://doi.org/10.1126/science.1103736
hl.icon
ヒル(leech)
膜電位イメージング(Voltage Imaging)
細胞外電位記録(extracellular recording)
suction electrode
意思決定(decision making)はどのような神経基盤によって実現しているのか?
Naa_tsure.icon単一の神経で決定されるのか or 複数の神経によって決まるのか
population coding
かつては、1つの神経細胞が1つの行動を引き起こすようなモデルが考えられていた
Naa_tsure.iconコマンドニューロン(Command neuron)ってやつ
Naa_tsure.iconその細胞の活動が下流の神経回路を駆動して、特定の一つの行動が引き起こされるというアイディア
Naa_tsure.iconゼブラフィッシュ(zebrafish)のマウスナー細胞(Mauthner Cell)とかはこれに近いと思うけど・・・
一方で、一つの神経細胞は複数の行動に関与しているデータが出てきており、神経細胞集団レベルでの観測が必要
本研究ではヒル(leech)のCNSにおいて、意思決定過程における神経細胞集団の活動を同時記録した
Naa_tsure.iconヒルはfictiveな行動の信頼性が高いという利点がある
Naa_tsure.iconCNSを単離した状態で行動を推測できるので、行動と神経活動の関連が調べやすい
膜電位イメージング(Voltage Imaging)と細胞外電位記録(extracellular recording)のデータから、
(fictiveで)2つの行動が分離するタイミング
単一の神経細胞のデータで2つの行動を分離できるタイミング
神経細胞集団のデータで2つの行動が分離できるタイミング
Naa_tsure.iconこれは、線形な変換のみを使用
主成分分析(principal component analysis; PCA)
線形判別分析(Linear Discriminant Analysis; LDA)
を推測し比較した結果、
神経細胞集団のデータで2つの行動が分離できるタイミングは単一神経よりも早かった
Naa_tsure.iconそりゃ包含してるんだから。。。というのもあるが、PCAで分散が高いところだけ見ていることに注意
Naa_tsure.icon本編のヒストグラムを見れば分かるが、細胞集団の方がヒストグラムが明らかに早い位置にある
意思決定は単一の神経のみで行われているでのはなく、複数の細胞が寄与していると考えられる
神経細胞ごとに寄与の程度は異なるようで、
同じ実験中に特定の神経細胞の活動を変化させると、行動選択が一方に偏った
Naa_tsure.iconでも静止時にその細胞を刺激しても行動は開始しない
Naa_tsure.icon1細胞ではなく複数細胞が決めているという話で出てくる線形デコーダー、これでいいのか問題
Dynamics of Neural Population Responses in Prefrontal Cortex Indicate Changes of Mind on Single Trials | Current Biology (2014)
Decoding and perturbing decision states in real time | Nature (2021)
Naa_tsure.icon都合の良い重みづけをしてしまえばいくらでも都合の良い解釈に持って行けるのでは?
Naa_tsure.iconその点、ヒル(leech)なら解剖学的な接続もみれるからよさそうだけど誰かやってないのかな