Understanding of dynamics of the sleeping cortex using imaging and graphical modeling
Project/Area Number |
20K06922
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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Research Institution | University of Tsukuba |
Principal Investigator |
上田 壮志 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00599821)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日野 英逸 統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (10580079)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 大脳皮質 / 2光子イメージング / 脳状態 / 機械学習 / 睡眠 / イメージング / グラフィカルモデリング / ニューロン / グラフィカルモデル |
Outline of Research at the Start |
脳機能の正常化に睡眠は必須である。しかし、睡眠中に脳で何が起こり、どのような現象によって睡眠の機能が発現するかは未解明である。本研究では、睡眠中のマウスから、多数の大脳皮質ニューロンの活動をカルシウムイメージングによって記録し、そのデータをグラフィカルモデルを用いて解析することで、睡眠時大脳皮質のネットワーク動態を明確にする。さらに、断眠実験、学習課題などを行い、そのネットワーク動態の変動や機能的意義を検証する。
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Outline of Annual Research Achievements |
脳は状態依存的にその機能が変容する。本研究では、覚醒や休息などの様々な脳状態に依存した大脳皮質ニューロンのセルアセンブリを解析し、脳状態の変遷がどのように機能的差異を生むのかを明らかにする。 セルアセンブリを捉えるために、複数ニューロン活動を2光子カルシウムイメージングで計測し、その多変量時系列データを統計的機械学習により解析することで、データに潜む機能的構造を発見する戦略である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
自発的に様々な脳状態に遷移するマウスで2光子カルシウムイメージングを行った。データの解析に統計的機械学習を使用し、皮質局所ネットワーク構造を定量化した。その成果はいくつかの学会や研究会で議論を行った。また共同研究として、新規オプトジェネティクスツールの開発におけるニューロンへの光刺激とカルシウムイメージングでの性能評価で貢献し、Cell Rep Methodsに発表した。
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Strategy for Future Research Activity |
データ解析においていくつか問題があり、その解決を実施中である。速やかに完了させ、論文投稿を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)