多領域細胞神経活動から抽出された広域ダイナミクスによる探索行動の基盤解明
| Project/Area Number |
23K20309
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| Project/Area Number (Other) |
20H03357 (2020-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2020-2023) |
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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 | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
田中 康裕 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (20533128)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 多細胞記録 / 探索行動 / 細胞外記録 / 多領域多細胞 / ダイナミクス / 仮想現実 / 機械学習 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、探索行動を行うラットの大脳皮質・線条体・小脳・視床・海馬・中脳などを始めとする主要な脳構造にわたりニューロピクセル電極を用いて記録し、機械学習によって多細胞神経活動の背後にあるダイナミクスを抽出する。それらのダイナミクス（以下、広域ダイナミクス）を行動と結び付け、行動の変化や個体差を広域ダイナミクスから説明する。安静下・麻酔下の動物を用いて技術開発を行い、次に仮想現実環境で探索行動を行う生体で広域ダイナミクスを明らかにし、探索行動の基盤を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の知性が様々な形で現れる探索行動を支える神経基盤を探ることを目的として、仮想現実環境下で探索行動を行うラットの多領域多細胞の神経活動を記録し、その背後にあるダイナミクスを抽出し、神経活動ダイナミクスと動物行動やその背景にある計算論的パラメーターとの関係性を明らかにしようとしている。研究実施計画に従い、本年度は、麻酔下・安静下での大脳皮質・視床・線条体など複数の脳領域での多細胞活動を記録して、これを解析した。細胞外記録はニューロピクセル電極とSpike GLXによって計測し、KilosortとPhyでユニットとして分離した。大脳皮質・視床・線条体のユニット記録に対して、昨年度までに開発したRNNモデルを当てはめている。また相互相関関数によって、大脳皮質ユニットと線条体ユニットの相互関係を解析した。仮想現実環境の構築も進めている。ラットを実際に仮想環境下で歩かせるためのハーネスの検討を行った。仮想環境のハードウェアはほぼ完成してきたので、探索行動を行わせるソフトウェアの開発に進んでいる。また、年度途中から行動中の動物での大脳皮質・線条体記録も開始した。さらに、実験に用いているLong-Evansラットについて、一般的に使われているWistarラットの脳アトラスから脳梁の形態に関して若干の乖離を見出したため、これについて複数の動物を用いてアトラスを作成して、形態の測定を行った。この結果として、ラット前脳アトラスを研究所紀要に発表した。
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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
ニューロピクセル電極による行動下での多領域活動記録を開始したため。また、安静下での記録に関する解析を進めたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
仮想現実環境を利用し、実際に探索行動を行うラットの神経活動のダイナミクスの解析に着手する。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
