动物の脳の神経细胞は环境に适した回路网を构筑し、动物が环境を认识し行动するための计算を行っています。そのため、どのような回路网が构筑されているかを知ることは、脳の机能を知るために不可欠です。にもかかわらず、生きた动物の神経活动から背后にある回路网の结合构造を明らかにする技术はこれまでありませんでした。
今回、島崎秀昭 情报学研究科准教授（北海道大学客員准教授）、Safura Rashid Shomali イラン基礎科学研究所博士らの研究グループは、神経活動と回路構造を対比させる地図を世界で初めて作成し、神経活動の特徴を手がかりに、隠れた回路構造を特定する手法を開発しました。この地図をもとに視覚野の神経細胞が示すスパース（疎）な活動を調べ、従来考えられていた抑制性細胞が主役の回路網ではなく、興奮性細胞による局所的な共通入力構造が背後にあることを示しました。これにより、スパース符号化と呼ばれる脳の情報符号化方式の実態に新たな可能性を示しました。
本研究成果は、2023年2月15日に、国際学術誌「Communications Biology」にオンライン掲載されました。
「この研究では、神経細胞の入出力関係の非線形性を考慮することで、3つの神経細胞のスパイク活動の相関から局所回路構造を特定できることを示しました。さらに一歩進んで、ニューロンモデルに依存しない、隠れた局所回路を同定するためのガイドマップも提案しました。本研究は実験だけでは明らかにできない隠された回路構造を理論が明らかにするもので、理論と実験が結びついた好例と言えます。私たちは、実験研究者がこのガイドマップを使って、データの背後にある隠れた局所回路を特定することを期待しています。」（Safura Rashid Shomali）
「私がまだポスドク研究员であった2013年に、イランの研究所で神経科学理论の２週间の集中讲义をする机会がありました。その时に出会ったのが当时大学院生だった笔头着者の厂丑辞尘补濒颈博士です。本研究は、彼女が学位论文で开発した新しい皮质神経细胞モデルをもとに神経回路网の构造と活动を一気通贯する理论の构筑を目指して行われました。论文に付随する付録の図は実に１８个にも及ぶ大作です。粘り强く论理を追求する彼女の类稀なる忍耐力のおかげで、この研究を完成させることができました。」（岛崎秀昭）
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【书誌情报】
Safura Rashid Shomali, Seyyed Nader Rasuli, Majid Nili Ahmadabadi, Hideaki Shimazaki (2023). Uncovering hidden network architecture from spiking activities using an exact statistical input-output relation of neurons. Communications Biology, 6:169.
