映画が脳内でオシレーションの交響曲として再現される仕組みを解明(Neurobiology: Movies ”play out” as an oscillatory symphony in the brain)

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2025-04-23 ミュンヘン大学(LMU)

ミュンヘン大学(LMU)の神経科学者チームは、映画のような自然な映像刺激が視覚皮質でどのように処理されるかを研究し、視覚野で特定の周波数の神経振動が同期して発生することを発見しました。この「振動の交響曲」は、視覚情報の統合と認識に重要な役割を果たしており、脳の視覚処理の新たな理解につながります。この研究は、視覚神経回路と脳波活動の専門知識を組み合わせ、自然な視覚刺激に対する脳の応答を明らかにしました。この成果は、視覚の神経科学的理解を深めるだけでなく、将来的には視覚情報を直接読み取るブレイン・コンピューター・インターフェースや視覚を回復する神経補綴の開発にも貢献する可能性があります。

<関連情報>

解剖学的に分解された振動バーストから、自然主義的刺激視聴中の視床皮質活動の動的モチーフが明らかになった Anatomically resolved oscillatory bursts reveal dynamic motifs of thalamocortical activity during naturalistic stimulus viewing

Lukas Sebastian Meyerolbersleben ∙ Anton Sirota ∙ Laura Busse
Neuron  Published:April 18, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.030

映画が脳内でオシレーションの交響曲として再現される仕組みを解明(Neurobiology: Movies ”play out” as an oscillatory symphony in the brain)

Highlights

  • Local features in naturalistic stimuli induce retinotopic oscillations in mouse V1
  • These oscillations occur in localized, transient, and spectrally specific bursts
  • Spiking of dLGN and V1 neurons across layers is phase-coupled to these bursts
  • Coupled translaminar spiking constitutes feature-specific dynamic circuit motifs

Summary

Natural vision requires circuit mechanisms which process complex spatiotemporal stimulus features in parallel. In the mammalian forebrain, one signature of circuit activation is fast oscillatory dynamics, reflected in the local field potential (LFP). Using data from the Allen Neuropixels Visual Coding project, we show that local visual features in naturalistic stimuli induce in mouse primary visual cortex (V1) retinotopically specific oscillations in various frequency bands and V1 layers. Specifically, layer 4 (L4) narrowband gamma was linked to luminance, low-gamma to optic flow, and L4/L5 epsilon oscillations to contrast. These feature-specific oscillations were associated with distinct translaminar spike-phase coupling patterns, which were conserved across a range of stimuli containing the relevant visual features, suggesting that they might constitute feature-specific circuit motifs. Our findings highlight visually induced fast oscillations as markers of dynamic circuit motifs, which may support differential and multiplexed coding of complex visual input and thalamocortical information propagation.

生物工学一般
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