どのような特徴を見ているのか　―　計算の目的

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1 どのような特徴を見ているのか　―　計算の目的
相手魚と自己の周波数の差の符合 どのような計算によって特徴を捉えるのか　―　計算の内容 振幅と位相差の時間関係 計算結果の空間加重 どのようメカニズムでその計算を行うのか　 ―　計算のメカニズム

2 Kawasaki (1993)

3 後脳の前顎断面 M Z D M Z 位相型一次感覚神経 振幅型一次感覚神経 電気受容器 電気受容器

4 Electroreceptor afferents
位相型一次感覚神経 (time coding) 振幅型一次感覚神経 (rate coding) spikes stimulus Those electroreceptors send afferent fibers to the brain and the respond like these, The rate of amplitude coding afferent is a function of the amplitude of the stimulus. We investigated how much of signal cross talk occurs between the two channels. In the following slides, I use this color coding: orange for amplitude, blue for phase 1’30’’

5 後脳の前顎断面 M Z D M Z 位相型一次感覚神経 振幅型一次感覚神経 電気受容器 電気受容器

6 巨大細胞 (giant cell) の 細胞体 一次感覚神経 50 mm

7 巨大細胞 giant cell 内細胞層 内細胞層 細胞体 軸索 （１２ミクロン径）

8 後脳の前顎断面 内細胞層 M Z D M Z 位相型一次感覚神経 振幅型一次感覚神経 巨大細胞の細胞体 電気受容器 電気受容器
Kawasaki and Guo (1996)

9 内細胞層 巨大細胞 巨大細胞 位相型一次感覚神経 位相型一次感覚神経 Kawasaki and Guo (1996)

10 内細胞層 巨大細胞 巨大細胞 位相型一次感覚神経 位相型一次感覚神経 トレーサー注入

11 巨大細胞の終末 内細胞層 Injection of biocytin into the ELL commissure labeled giant cell termini. We can see the terminal looks globular. 200µm Matsushita and Kawasaki (2004)

12 Cup-like structure In this cup, actually, ovoidal cell are engulfed. Several ovoidal cell are projected by one terminal 10µm

13 卵形細胞 核 From this whole study we could identify (correlate) giant cell terminal, S-type afferent neuron terminal as well as ovoidal cell. 4 ovoidal cells Whitish (low electron density) structure is a terminal of the giant cell Also, we can see a terminal of an afferent. 巨大細胞終末 1 mm Matsushita and Kawasaki (2004)

14 内細胞層 位相型一次感覚神経 巨大細胞 軸索 Biocytin

15 位相型一次感覚神経の終末 内細胞層 This labeled area originate from one afferent neuron Several terminal of one afferent neuron 100µm

16 一次感覚神経の 終末 卵形細胞の 樹状突起 卵形細胞の細胞体 巨大細胞の終末 1µm

17 位相差を読み取る回路 錐体細胞の樹状突起 一次感覚神経 の 終末 卵形細胞 Ovoidal cell 巨大細胞の終末 ？
Matsushita and Kawasaki (2004)

18 錐体細胞は 位相差に応答する in vivo whole-cell recording 内細胞層 基底部樹上突起

19 頭部の信号 胴部の信号

20 錐体細胞(pyramidal cell) は位相差に応じる
進み 遅れ 位相 頭部 胴部 頭部 胴部 Kawasaki and Guo (1996)

21 後脳の前顎断面 M Z D M Z 位相型一次感覚神経 振幅型一次感覚神経 電気受容器 電気受容器

22 振幅感受性ニューロン 振幅 位相差 振幅 位相差

23 位相差感受性ニューロン 振幅 位相差 振幅 位相差

24 振幅型ニューロン 位相差型ニューロン 中脳半円隆起 In vivo whole-cell patch recording/labeling
Kawasaki and Guo (1998)

25 (in vivo whole-cell recording)
中脳の　　選択型ニューロン (in vivo whole-cell recording) 20 mV Kawasaki and Guo (2003)

26 シナプス電位の時間的符合 + 振幅のみ 振幅のみ 位相差のみ 位相差のみ D f > < P M A
< P M A + 1 2 5 m s O b e r v d E x p c t V 位相差のみ 位相差のみ Carlson and Kawasaki (2006)

27 混信回避行動は、相手がどのような位置関係にあっても常に正しい方向へ起こる
しかし、中脳の符合選択型ニューロンの大部分は、方向によって反応が逆転する。

28 相手の位置関係が換わると、位相差の符号が逆転する
絶対位相 位相差

29 中脳の符合選択型ニューロンの大部分は、方向によって選択性が逆転する。
Kawasaki and Guo (2003)

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31 Resolution of orientation ambiguity

32 どのような特徴を見ているのか　―　計算の目的
相手魚と自己の周波数の差の符合 どのような計算によって特徴を捉えるのか　―　計算の内容 振幅と位相差の時間関係 計算結果の空間加重 どのようメカニズムでその計算を行うのか　 ―　計算のメカニズム 振幅と位相差の情報が独立に処理される　（後脳） 振幅と位相差の時間パタンが読まれる　(中脳） 周波数差の符合の情報は多数の曖昧なニューロンによって　 コードされている