| Project/Area Number |
19J21922
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 恵梨子 東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 意思決定 / 運動視床 / 大脳皮質運動野 / カルシウムイメージング / 運動野 / 神経科学 / 大脳基底核 |
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| Outline of Research at the Start |
外部環境に応じた最適な運動実行を行う際、大脳基底核(基底核)と小脳で計算された運動企画情報は、大脳皮質において1つに統合されると考えられているが、基底核・小脳はそれぞれどの皮質領域にどのような運動情報を出力しているのかは未だ不明である。
基底核と小脳はどちらも運動視床核を介して大脳皮質へと出力する。そこで、カルシウムイメージング法を用いて基底核・小脳から投射を受ける運動視床核細胞の運動野内軸索の活動の取得を行う。基底核または小脳が強く関与すると考えられる2種類の課題実行時の各軸索活動を比較することで、基底核・小脳が大脳皮質へそれぞれ出力する運動企画情報を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、「大脳基底核・小脳が生成した異なる運動企画情報は高次運動野 (M2) において集約・統合される」という仮説を立て研究をおこなっている。昨年度までに教師なしクラスタリングや回帰などを用いて解析することで、M2に投射する運動視床軸索が運動開始の前から意思決定に必要な情報を保持することが明らかとなった。
本年度において、申請者は動物の行動選択を模倣したモデルを構築し、動物自身が運動企画時に持つと考えられる内部関数の予測を行った。予測した内部関数と神経活動との比較を行うことで、運動視床軸索が保持する運動企画情報の性質について詳細な解析を行った。その結果、運動視床軸索の神経活動は、運動開始前後にある特定の内部関数と相関した成分を保持することが明らかとなった。また、光遺伝学を用いて、運動開始前後の運動視床軸索の活動を促進したところ、動物が選択する行動が変化した。このことから、運動視床が持つ運動企画情報は運動開始前後に行動選択情報として機能することが明らかとなった。さらに、光遺伝学的な神経活動操作とカルシウムイメージングを組み合わせた実験系を用いることで、運動視床とM2細胞体の神経活動連関について検証を行ったところ、運動視床は特定のM2細胞集団に投射しその活動を制御することで、運動実行に影響を及ぼすことが示唆された。
これらの視床軸索活動の計測と制御、さらに行動モデリングを組み合わせた研究から、大脳基底核・小脳が生成した運動企画情報がM2において集約・統合されることが運動実行に必要であるということが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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