神経科学：フィードバックが視覚野ニューロンにおける二次受容野を生成する
Nature 582, 7813 doi: 10.1038/s41586-020-2319-4
動物は、感覚器官と脳を結ぶ経路を通じて環境を感知する。視覚系では、これらのフィードフォワード経路が古典的なフィードフォワード受容野（ffRF）を規定し、この空間的領域では視覚刺激がニューロンを興奮させる。また、視覚系は視覚的文脈（刺激周囲の視覚的情景）を用いて刺激の内容を予測しており、それに応じて、ffRF外部の刺激により興奮するニューロンが特定されている。しかし、ffRF外部の刺激に対する興奮を生み出す機構は不明である。今回我々は、マウスの一次視覚野における興奮性ニューロンへのフィードバック投射が、ffRF外部からの刺激によって駆動される二次受容野を生成することを示す。このフィードバック受容野（fbRF）の刺激は、ffRFの刺激で生じる応答と比較すると、ゆっくりで、遅延した応答を生じる。これらの応答は、麻酔やより高次の視覚野の抑制により、選択的に減少する。より高次の視覚野からのフィードバック入力は、一次視覚野内の推定標的と比較すると散在した受容野を持ち、これによってfbRFの生成が可能になる。fbRFを持つニューロンは、強力なフィードバック投射を受け取る皮質層にあり、主要な入力層にはない。このことは層状に処理する階層性と一致している。fbRFとffRFの両方をカバーする大きく均一な刺激が、これらの応答を抑制するという観察結果は、fbRFとffRFが互いに拮抗していることを意味する。ソマトスタチンを発現する抑制性ニューロンは、このような大きな刺激により駆動されるが、パルブアルブミンや血管作動性腸管ペプチドを発現する抑制性ニューロンは相互に拮抗するfbRFとffRFを持ち、興奮性ニューロンに類似している。従って、興奮がffRFの内外のどちらで生じているかにかかわらず、フィードバック投射はニューロンが文脈を使ってffRFから欠けた情報を推定し、視覚空間全体の刺激特性内の違いを報告できるようにしているのかもしれない。今回我々が明らかにしたfbRFは、ffRFを補完することで予測処理に寄与している可能性がある。
