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随意運動をもたらす神経細胞の活動動態

Research Project

Project/Area Number 17K01996
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Brain biometrics
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

小林 琢磨  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (80582288)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords内部モデル / internal model / 大脳皮質 / cerebral cortex / Nipkow / head-mounted camera / 多光子現象 / 2-photon microscope / wearable device / ウェアラブルデバイス / motor cortex / 運動野 / free will / 自由意志 / implantable probe / 脳内埋植型 光プローブ / 随意運動 / 企画 / 意思決定 / wearable instrument / Ca2+ imaging
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的に従い、当初の実施計画通りhead-mounted laser camra(HLC)を試作し、新たに考案した行動計測装置、及び光プローブを試作し、実際にこれらを動物脳内において運用した。マウス全運動野の絨毯イメージングを行い、得られたイメージングデータを網羅解析した。結果、随意運動の発露に先行する“運動準備活動”を計測でき、解析した詳細な神経活動様式は論文として成果を発表した(T. Kobayashi et al., 2018, 2019)。本研究は埼玉大学、京都大学と連携しながら進められた。カメラ部の技術提供をD社とI社より受けた。別途イメージセンサ部の改良検討をS社と行った。また、行動計測装置と光プローブを併用した自由行動下動物の光遺伝学的行動解析により、新たに視覚-運動連合における大脳皮質の内部モデル形成の実装概念を提唱し、実際にその実装課程における大脳皮質の責任領域を明示した。脳内埋植用光プローブは自由行動下ゼブラフィッシュおよびマウスの手綱核においても適用が進められた。義体制御システムの開発は芝浦工大と共同研究が進められた。さらに本研究の遂行課程で、新たに既存の顕微鏡技術に工夫を凝らしたいくつかの技術開発をO社、東京大学、理研所内の別チームとともに行った。以上の研究成果は国内外の学会において発表し、特許出願によっても広く一般に公知された。
なお、当該研究課題は研究代表者の国外への異動により中断された。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Wide and Deep Imaging of Neuronal Activities by a Wearable NeuroImager Reveals Premotor Activity in the Whole Motor Cortex2019

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi, Tanvir Islam, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi & Hitoshi Okamoto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8366-8366

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44146-x

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wide and Deep Imaging of Neuronal Activities by a Wearable NeuroImager Reveals Premotor Activity in the Whole Motor Cortex2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi, Tanvir Islam, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi & Hitoshi Okamoto
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/434035

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 生体内に埋植可能なウェアラブル光プローブ (特集 光でウェアラブルを牽引する)2017

    • Author(s)
      小林琢磨 (Takuma Kobayashi), 岡本仁 (Hitoshi Okamoto)
    • Journal Title

      光アライアンス (Optical Alliance)

      Volume: 28(10) Pages: 18-23

    • NAID

      40021333694

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Cortical internal model formation in the visual - motor association. 「視覚-運動連合における大脳皮質の内部モデル形成」2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      The 41st Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan (第41回 日本分子生物学会)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional analysis of the intercortical communication by multi-point optogenetical manipulation toward elucidation of the cortical internal model formed by a novel motor - visual associational maneuver task.2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      生理研研究会2018「認知神経科学の先端 知覚学習と運動学習」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional analysis of the intercortical communication by multi-point optogenetical manipulation toward elucidation of the cortical internal model formed by a novel motor - visual associational maneuver task.2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      生理研研究会2018 「記憶研究会」~記憶・学習の基盤機構と回路研究の新展開へのアプローチ~
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Lateralized premotor activity in the motor cortex encompasses the free will for lateralized movement. 「運動野における対側性運動準備活動が自由意志による片側性運動に先行する」2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junich Nakai, Yasunori Hayashi, Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] The habenulo-interpedunculo-median raphe regulates social conflict. 「社会的闘争時のマウスのふるまいは、内側手綱核腹側部-脚間核-中央縫線核回路により規定される」2018

    • Author(s)
      Miho Matsumata, Kenzo Hirao, Takuma Kobayashi, Taku Sugiyama, Yuki Kobayashi, Arthur Huang J, Thomas McHugh J, Shigeyoshi Itohara, Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A comprehensive neuronal activity analysis in the entire motor cortex by novel developed wearable imager reveals that the contralateral premotor activity encompasses a part of the basic motor planning including the free will to move.2018

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi, Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      Neuronal Circuits (the meeting at Cold Spring Harbor Laboratory)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Broad and deep functional imaging with cellular resolution in the cerebral cortex by the head-mounted imager newly developed for freely-moving animal2017

    • Author(s)
      Takuma Kobayashi, Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      40th Neuroscience 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Nicotine reduces resilience in social conflict by activation of the interpeduncular nucleus2017

    • Author(s)
      Miho Matsumata, Kenzo Hirao, Takuma Kobayashi, Yuki Kobayashi, Arthur J Huang, Thomas J Mchugh, Shigeyoshi Itohara, Hitoshi Okamoto
    • Organizer
      40th Neuroscience 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 撮像装置、及び、生体情報取得装置2018

    • Inventor(s)
      小林琢磨、岡本仁、飯野裕行、大井一成
    • Industrial Property Rights Holder
      小林琢磨、岡本仁、飯野裕行、大井一成
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 回転盤、回転盤ユニット、及び、共焦点観察装置2018

    • Inventor(s)
      小林琢磨、山形豊、小杉泰仁、岡本仁、海老塚昇、中野明彦
    • Industrial Property Rights Holder
      小林琢磨、山形豊、小杉泰仁、岡本仁、海老塚昇、中野明彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の 制御方法2017

    • Inventor(s)
      小林琢磨、岡本仁、毛内拡、平瀬肇、上喜裕
    • Industrial Property Rights Holder
      小林琢磨、岡本仁、毛内拡、平瀬肇、上喜裕
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2025-02-13  

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