神経科学：下側頭皮質の神経符号の迅速かつ協調的な切り替え

神経科学の基本的なパラダイムは、ニューロンは不変のチューニング関数を介して外界を表現し、刺激の特徴から発火頻度への安定したマッピングを行っているというものである。しかし本論文で我々は、チューニングが神経集団全体で迅速かつ一貫して変化でき、これにより、広範なカテゴリーの検出から個々の事例の識別への動的な遷移が可能になっていることを報告する。我々は、下側頭皮質が特定の対象カテゴリーに特化した符号を用いているか、それとも全ての対象に適用される汎用的な符号を用いているかという、視覚神経科学における長年の議論に取り組んだ。マカク属サルの下側頭皮質の顔選択性細胞は、初期には顔の検出に最適化された汎用的な符号を採用していることが分かった。しかし、20 ms未満しか続かない迅速で協調的な集団事象の後、この神経符号は2つの顕著な特徴を持つ顔特異的なものへと変容した。すなわち、主要な検出関連次元に対する応答の勾配は方向が逆転し、精緻な顔の識別を支えるより高い次元の特徴に対する新たなチューニングが出現したのである。顔パッチにおけるこうした動態は顔刺激に特異的であり、顔以外の対象に対する応答では起こらなかった。従って、顔については、顔細胞は対象汎用的な符号から顔特異的な符号へ切り替わることによって、顔の検出から顔の識別へと移行する。より広範には、今回の発見は、神経表現におけるこれまで知られていなかった機構、つまり皮質領域で使われている神経符号の、協調的かつ刺激依存的な切り替えが存在することを示している。

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