| Project/Area Number |
23K21693
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| Project/Area Number (Other) |
21H03492 (2021-2023)
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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 (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61030:Intelligent informatics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
船水 章大 東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (20724397)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 強化学習 / 知覚意思決定 / 光遺伝学 / イメージング / マウス / 習慣行動 / 目的志向行動 / 神経活動計測 / 行動戦略 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトや動物は，ひとつの状況に対しても複数の行動戦略を用意し，その戦略を使い分ける．本研究は，戦略切り替えの神経回路基盤を，機械学習と神経科学を統合した学際的手法で解明する．具体的には，マウスの行動実験や神経活動操作と計測，AIによる行動モデル化を用いる．本研究の達成は，脳の柔軟な適応行動の神経基盤解明につながる．将来は，柔軟な行動選択が阻害される精神疾患の基礎的理解や，脳型人工知能の構築に貢献する．
（研究の概要は、前年度から変更ありません）
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトや動物は，ひとつの状況に対して複数の行動戦略を用意し，その戦略を使い分ける．本研究は，戦略切り替えの神経回路基盤を，神経科学と機械学習を統合した学際的手法で解明する．具体的には，マウスの行動実験と行動モデル化，マウスの神経活動計測と操作を用いる．次年度は，まず，初年度に構築したマウスの行動課題を継続して実施した．行動課題は，音周波数の遷移確率pを操作することで，習慣行動・目的志向行動を分離できる．本研究では，p=0.8に設定した切り替え条件とp=0.2の連続条件を，別々の野生型マウスで実施した．次に，合計12匹のマウス (4匹の連続条件，8匹の切り替え条件) で，大脳新皮質の前頭葉・頭頂葉・聴覚野の神経活動を大規模計測した．これまでに，2万細胞以上の神経活動を計測した．予備的な解析の結果，前頭葉だけでなく，頭頂葉や聴覚野でも，習慣行動・目的志向行動の両行動に相関する神経活動を発見した．今後，詳細な神経活動解析を実施する．
次に，行動課題時のマウスで，神経活動を抑制する実験系を整えた．上述の神経活動解析の結果，前頭葉が習慣行動・目的志向行動に寄与する可能性がある．そこで，GtACR2を発現したアデノ随伴ウイルスを前頭葉に注入し，行動課題時に前頭葉を光抑制する実験系を開発した．また，前年度に引き続き，ChR2を抑制性細胞に発現した遺伝子改変マウスで，背側皮質の各領野を抑制する実験も実施した．結果を解析中である．
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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
マウスの行動課題時に，神経活動の大規模計測を実施した．合計12匹のマウスで神経活動計測が完了した．一方，光遺伝学での神経活動操作の実験では，戦略切り替えに必須な領野の同定には至っていない．光刺激の強度や刺激時刻だけでなく，光抑制する脳領野の検討が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに計測した神経活動データを解析する．2万細胞以上の神経活動データがある．この大規模データの解析で，回帰分析やデコーディングといった機械学習手法を用いる．また，行動課題時のマウスの選択行動を，強化学習モデル等で解析する．これらの行動・神経活動データをまとめ，国際的な学術雑誌に成果を投稿する．同時に，神経活動抑制の実験も進める．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
