意思決定の進行を映し出す内側前頭前皮質の神経活動 ― マウスの脳内で繰り返し現れる活動パターンを発見 ―

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2026—08-24 鹿児島大学

マウスが視覚情報を手がかりに行動を選択する際、意思決定に重要な内側前頭前皮質では、多数の神経細胞が課題の開始、刺激提示、選択という進行に沿って、試行ごとに似た順序で活動することを鹿児島大学、早稲田大学、理化学研究所の研究グループが明らかにした。タッチスクリーン課題中の神経活動をカルシウムイメージングで記録したところ、異なるタイミングで活動する多様な神経細胞が組み合わさり、課題の「現在の段階」を表す再現性の高い集団活動パターンを形成していた。機械学習によって、この神経活動から課題の進行段階を推定でき、さらに選択前後の活動から左右どちらを選ぶかも予測できた。結果は、内側前頭前皮質が「何を選ぶか」だけでなく「意思決定がどこまで進んだか」という時間的情報も組織化して表現する可能性を示す。今後、学習・判断・行動選択の神経回路機構や精神・神経疾患の理解への応用が期待される。

意思決定の進行を映し出す内側前頭前皮質の神経活動 ― マウスの脳内で繰り返し現れる活動パターンを発見 ―

<関連情報>

異質な内側前頭前皮質の神経細胞群は、選択行動中に再現可能な内部時間ダイナミクスを示す Heterogeneous medial prefrontal cortex ensembles exhibit reproducible internal temporal dynamics during choice behavior

Takeru Suzuki, Daisuke Joho, Hiroyuki Okuno and Masaki Kakeyama
Journal of Neuroscience  Published:30 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0358-26.2026

Abstract

Decision-making requires the coordinated integration of sensory information, internal states, and learned rules across time. While the medial prefrontal cortex (mPFC) is known to contribute to this process, how population-level neural activity in the mPFC is temporally organized during decision-making remains unclear. Here, we investigated neuronal population activity in the mPFC of male mice using in vivo calcium imaging while animals performed a touchscreen-based visual cue-dependent location-choice task. We found that mPFC population activity exhibited a stable, low-dimensional, and continuous temporal structure that emerged reproducibly across trials. Using circular phase decoding, we found that these internal population dynamics tracked trial progression across pre-stimulus, stimulus, and post-stimulus epochs. At the single-neuron level, a large proportion of mPFC neurons exhibited reliable, time-locked activity changes around task events. Hierarchical clustering summarized these heterogeneous responses into temporally organized response profiles spanning different phases of the task. Choice-related decoding was observed across these mPFC response profiles, whereas decoding performance in the primary somatosensory cortex (SSp) remained near chance. Together, these results suggest that mPFC population activity exhibits reproducible temporal organization during visual cue-dependent choice behavior, linking single-neuron heterogeneity with population-level progression dynamics.

生物工学一般
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