何もしていないときの脳活動に秩序を発見~メダカの脳で見つかった活動パターン~

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2026-06-08 北海道大学,東京大学

北海道大学と東京大学の研究グループは、メダカの脳において複数の神経活動を同時に計測し、外部刺激がない状態でも脳活動に秩序だったパターンが存在することを明らかにした。従来、何もしていないときの脳活動(自発活動)はランダムな揺らぎと考えられることが多かったが、本研究では哺乳類の海馬や扁桃体に相当する終脳領域から神経活動を同時記録し、その時空間的な関係を解析した。その結果、脳活動は無秩序ではなく、複数の離散的な「状態」として現れ、それらの状態間を一定の規則性を持って遷移することが判明した。また、特定の状態に長く滞在しやすい傾向も確認された。これらの活動パターンはデルタ波を基盤とする神経ネットワーク活動に支えられていることが示唆された。本研究は、脳が外界からの刺激がなくても内在的な仕組みによって秩序ある活動を維持していることを示すものであり、社会的認識や意思決定、記憶形成などの神経基盤の理解につながる重要な知見を提供している。

何もしていないときの脳活動に秩序を発見~メダカの脳で見つかった活動パターン~
脳は何もしていないときでも無秩序に活動しているのではなく、特定の状態を保ちながら規則的に変化している

<関連情報>

メダカ終脳の自発的デルタ波に基づく秩序だった離散的構造 Structured spontaneous activity through delta oscillation-based discrete states in the medaka telencephalon

Saori Yokoi,Ryosuke Koike,Kotaro Yamashiro,Shinichi Nakagawa,Yuji Ikegaya & Nobuyoshi Matsumoto
Scientific Reports  Published:05 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-026-51830-2

Abstract

Spontaneous neural activity shapes brain states, which are associated with various behaviors, yet its organization in the teleost telencephalon is poorly understood. We characterized intrinsic neural activity dynamics in medaka (Oryzias latipes) by recording 32-site local field potentials in the lateral (Dl) and medial (Dm) dorsal telencephalon under anesthesia. We segmented delta-band (1–4 Hz) signals into 3-s episodes and computed pairwise correlation matrices for each episode. We embedded them via principal component analysis and identified brain states from the correlation patterns using k-means. State occupancy was biased rather than uniform, and temporal dynamics were structured; the episode-to-episode distances were shorter than those for shuffled surrogates, and the transitions preferentially recurred within the same state. These results indicate that, even under reduced sensory drive, the medaka telencephalon self-organizes into stable and preferred network configurations with structured propagation, echoing conserved principles of spontaneous activity across vertebrates. Our framework advances understanding of intrinsic brain function in teleosts and provides a platform for future studies in conscious animals.

医療・健康
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