Effect of cerebrocortical virtual stimulation on motor learning in the cerebellum
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21K07256
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
志牟田 美佐 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (70609172)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 太郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (50547916)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 小脳 / 大脳小脳連関 / オプトジェネティクス / 運動学習 / トレーニング / 睡眠 / リプレイ仮説 |
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| Outline of Research at the Start |
運動学習（運動記憶）の強化は、トレーニング中だけでなく、トレーニングの間の睡眠中においても脳内で何らかのプロセスが進行していると考えられている。しかしながら、この過程に寄与する神経回路メカニズムは未だ不明である。本研究では、研究代表者らの最新の研究結果に基づき、睡眠中に大脳皮質が感覚信号を再現（リプレイ）して小脳に伝達することで、小脳はいわばバーチャルな感覚信号によって記憶の強化を進めるという仮説（リプレイ仮説）を立てる。この仮説をオプトジェネティクスと行動実験を組み合わせたマウスのin vivo慢性実験系において検証することで、小脳運動学習の成立における大脳小脳連関回路の意義を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動学習の強化には、トレーニング中だけでなく、トレーニングの間の睡眠中においても脳内で活発なプロセスが進行していることが想定されており、特に睡眠中の大脳皮質と小脳の連関が注目されている。睡眠中に大脳皮質が感覚信号を再現(リプレイ)して小脳に伝達することで、小脳はいわばバーチャルな感覚信号によって記憶の強化を進めるというリプレイ仮説が提唱されている。本研究では、この仮説の検証を目的として、マウスのin vivo慢性実験系を用いて、睡眠中の大脳小脳連関が小脳運動学習に与える影響を探っている。今年度は、自然な睡眠と覚醒の状態が得られる自由行動下のマウスから、マルチ電極記録により大脳皮質２箇所と小脳皮質２箇所から同時に電場電位の記録を行った。長時間の自由行動中のマウスの覚醒・睡眠状態（レム、ノンレム）を、脳活動と筋電図記録から判別した。各状態における周波数帯域ごとの電場電位の変動とその変動の部位間での相関を解析した。その結果、大脳皮質と小脳皮質の活動相関は覚醒時やレム睡眠時よりもノンレム睡眠時に高くなることが明らかになった。この結果は、ノンレム睡眠が睡眠中の小脳への情報伝達に重要である可能性を示唆している。この結果は第101回日本生理学会大会で発表した。今後は瞬目反射条件付け等の運動学習課題とノンレム睡眠中の大脳小脳連関の強度との関連付けを進めることで、睡眠が運動学習のプロセスにどのような影響を与えるかを探索して行く。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
睡眠中の大脳小脳連関を解析し、学会発表を行った。一方で、他の業務の多忙により本研究の進行に若干の遅れが生じており、運動学習課題との関連づけに課題が残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は瞬目反射条件付け等の運動学習課題を学習途中のマウスの睡眠状態を計測および操作し、ノンレム睡眠が運動学習にどのような影響を与えるかを明らかにする。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
