| Project Area | Brain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing |
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| Project/Area Number |
17H06311
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Tamagawa University (2019-2022)
National Institute for Physiological Sciences (2017-2018) |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 岳 生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 助教 (10390692)
高田 美絵子 (森島美絵子) 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (30435531)
孫 在隣 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (40780333)
窪田 芳之 生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 准教授 (90192567)
倉本 恵梨子 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60467470)
植田 禎史 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (00511015)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥113,750,000 (Direct Cost: ¥87,500,000、Indirect Cost: ¥26,250,000)
Fiscal Year 2021: ¥21,320,000 (Direct Cost: ¥16,400,000、Indirect Cost: ¥4,920,000)
Fiscal Year 2020: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥26,130,000 (Direct Cost: ¥20,100,000、Indirect Cost: ¥6,030,000)
Fiscal Year 2018: ¥26,650,000 (Direct Cost: ¥20,500,000、Indirect Cost: ¥6,150,000)
Fiscal Year 2017: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
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| Keywords | 前頭皮質 / 皮質間投射 / 局所回路 / 錐体細胞 / GABA細胞 / 運動学習 / FS細胞 / 皮質線条体投射 / ソマトスタチン細胞 / 振動 / ソマトスタチン / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Since the frontal cortex, unlike the sensory cortex, makes connecting loops with the basal ganglia and influences other cortical regions by top-down corticocortical projections, we thought it had a unique circuit structure and investigated the connectivity rules between neuron subtypes and the functions of individual subtypes. For this analysis, we developed techniques for correlating two-photon, light, and electron microscope images. As a result, we have established an automated tape collecting ultramicrotome/scanning electron microscope system for cortical circuit analysis. In the frontal cortex, we found that differentially connected subnetworks between bilaterally and unilaterally projecting corticocortical pyramidal cells, diversity of bilaterally projecting pyramidal cells, motor learning control by local oscillations dependent on a specific subtype of pyramidal cells, and synaptic input type-dependent connection reconstruction during motor learning.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
前頭皮質は行動の結果予測や、その修正に関わることが示唆されている。この皮質の細胞・回路異常は行動学習を阻害し、動物は適切な行動を実行できなくなる。しかし、この仕組みを理解するのに必須な前頭皮質に特有のニューロン構成や、シナプス結合・改変のルールは、感覚系皮質と比べると未だに分かっていないことが多い。本研究で開発した、生体二光子/光学/電子顕微鏡相関解析の手法は、前頭皮質の神経回路解析を促進させることが期待される。本研究で解明した、前頭皮質細胞のサブタイプ構成とシナプス結合則や、皮質間入力と視床入力の可塑的動態は、行動学習に関与する前頭皮質の回路実体の理解に貢献することが期待される。
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