広報活動

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2012年7月7日

独立行政法人 理化学研究所
国立大学法人 電気通信大学

輪郭を認識する脳の機能が成長につれどう変化するかをマウスで解明

-発達期の視覚野では経験した方位に反応するニューロンが増加-

マウスにおける感受性の週齢依存性

知覚や認知の機能を獲得する時期は、その機能に関わっている脳の領域の神経回路がどの時期に変化しやすいかで決まります。ヒトの視覚機能の形成が行われるのは、生まれてから7~9歳までといわれていますが、機能に応じて特定の期間に限定されていることから、その期間を「臨界期」と呼ぶそうです。生後2カ月から2歳くらいまでが最も感受性が高いことも知られ、この間に早めの情操教育をすべきという説もあるようです。

脳科学総合研究センターの研究者らは、形を知覚する脳の機能が成長に伴ってどのように変化するかを、マウスを使った実験で明らかにしようとしました。視覚情報処理の初期段階では第一次視覚野のニューロンがストライプ(縞模様)の傾きに強く反応します。そこで、特定の方向の輪郭線しか見ることができない「シリンダーレスメガネ」を幼少期のマウスに装着し、できるだけ自然な環境の中で視覚の“経験”を積ませ、ストライプの刺激によって活性化されるニューロンの数(量)を計測しました。その結果、経験した傾きに反応するニューロンは、メガネをかけて飼育した群のほうがかけてない群に比べ増加していました。つまり、視覚野は経験した傾きを自動的に学習しており、本来経験しない傾きに反応するはずのニューロンの一部が経験した傾きに反応していることを明らかにしました。

一方、学習の度合いである感受性を週齢(生後の週間数)別に見たところ、4週齢から増加し、5週齢で最大に達し、この時期に学習機能が高いことが分かりました。輪郭線の傾きを検出する視覚機能は4週齢から7週齢の間でほぼ決定し、臨界期はこの時期であることを突き止めました。さらに、マウスでは大人である12週齢で感受性は再び高まり、臨界期後の大人のマウスでも視覚機能が発達する可能性があることも見いだしました。マウスは遺伝子改変が容易にできるため、今後、視覚野の学習機能を制御する分子メカニズムの解明が可能になります。また、弱視の治療法開発にもつながると期待できます。

国立大学法人電気通信大学
総合コミュニケーション科学推進室
特任教授 田中 繁(たなか しげる)
(理研脳科学総合研究センター 客員研究員兼務)