| Project/Area Number |
22K06491
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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 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Kyoto University (2023)
Institute of Physical and Chemical Research (2022) |
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Principal Investigator |
道川 貴章 京都大学, 医生物学研究所, 特定准教授 (90282516)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 運動制御 / カルシウムイメージング / マウス / 蛍光共鳴エネルギー移動 / マクロ顕微鏡 / ベイズ推定 / 独立成分分析 / 大脳 / 小脳 |
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| Outline of Research at the Start |
脳の活動には様々な周波数帯成分が含まれている。一方、脳の出力である運動にも様々な周波数成分が含まれているが、両者の関係は必ずしも明らかではない。本研究では、申請者がこれまでに開発してきたマウスの大脳および小脳皮質の背側全域を100 Hz、0.01 mm/pixelの解像度で観察可能な大規模Ca2+イメージング法を用いて、様々な周波数成分を含む運動を実行している時のマウスの脳活動を計測し、運動の実行に伴って活動が変化する周波数帯及びそれらが観察される大脳皮質及び小脳皮質の領域の同定を試みる。得られたニューロン活動をもとに、運動の速度や繰り返しの周期を決定している脳内機構の解明を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の活動には様々な周波数帯成分が含まれている。一方、脳の出力である運動にも様々な周波数成分が含まれているが、両者の関係は必ずしも明らかではない。 本研究では、超広視野マクロ顕微鏡と蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)型の蛍光カルシウムセンサーyellow camelon2.60を組み合わせたマウス全脳(大脳皮質お よび小脳皮質背側全域)のニューロン活動を光学的に計測する手法をもとに、独立成分分析により機能セグメント(同期した自発発火を起こすニューロンの集 団)を同定することで、従来用いられてきた脳波計測等では困難であった「大脳皮質および小脳皮質の機能単位(セグメント)毎に各周波数帯のパワーと位相を 高精度に計測する手法」を確立した。本手法を歩行動作中の脳活動計測に適用するために、マウスを発砲スチロールボールの上に固定し、半球状のスクリーンにボールの回転に合わせて投射した風景の画像を変化させるバーチャル・リアリティシステムのセットアップを行なった。作成したシステムで頭部固定条件下で歩行運動を行うように、マウスの訓練法を検討した。発砲スチロールボール上で安定して歩行運動を行うようになったマウスを用いて、歩行運動中の大脳皮質及び小脳皮質の背側全域の脳活動計測を超広視野マクロ顕微鏡により実施した。これらの結果、歩行運動中の脳活動計測を行うことに成功した。現在、得られたイメージングデータから各周波数帯成分の歩行運動との相関を含めた解析を行なっている。
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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
大脳皮質の興奮性錐体細胞および小脳皮質のプルキンエ細胞に蛍光カルシウムセンサーYC2.60を発現するマウス5匹について、自発的なレバー押し動作、および 報酬の水を飲むリッキング動作中の大脳および小脳のニューロン活動の計測を完了した。マクロ顕微鏡下に設置可能なマウス用の歩行器具を作成し、脳活動計測を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
頭部固定条件で発砲スチロールボールの上を様々なパターンで歩行するようにマウスのトレーニングを行い、歩行時の大脳および小脳の活動を調べる。
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