| Project/Area Number |
24K02341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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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 | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
八幡 憲明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主任研究員 (70409150)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡野 俊行 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40272471)
田桑 弘之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (40508347)
間島 慶 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 研究員 (80735770)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 磁気受容 / 神経回路 / カルシウムイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
多くの動物種は、地磁気を感知し、空間を定位することで、渡りや帰巣などの距離をまたぐ行動を可能としている。げっ歯類の場合、巣作りや特定条件下での空間認知課題において、磁覚に基づく行動を取ることが報告されているが、磁気受容の神経メカニズムの詳細については殆ど解明されていない。本研究では、マウスの磁覚に伴う行動をVRシステムで捉え、同時に脳活動を広視野型二光子顕微鏡にて計測可能な磁覚実験系を構築する。得られたデータに対して先進的な脳情報解析技術を適用することで、磁覚に関わる神経機構の様態をデータ駆動的に明らかにする。このことを通して、磁気受容の分子メカニズムに関する複数の従来仮説の妥当性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マウスにおける磁覚情報処理の神経機構解明を目指し、研究期間（４年）を通して① 磁覚実験系の確立、② 磁覚情報処理ネットワークの解明、③ 磁覚に基づく空間認知課題遂行を通した磁気受容の分子メカニズム仮説の検証を順次実施するものである。令和６年度（１年目）は、主に項目①に対応する研究開発を進め、覚醒下のマウスに磁場を加えながら脳神経活動を計測し、空間認知課題遂行時の行動が記録可能となるような磁覚実験系が確立された。具体的には、実験条件に即した磁場を呈示するためのデバイスとして、地磁気を含む周辺磁場をキャンセルした上で、地磁気と同程度の強度の磁場を任意方向に印加することができる３軸メリットコイルが作製された。当該コイルの中心付近にて、磁場が均一に保たれている領域にマウスを固定することにより、二光子顕微鏡を用いた覚醒下の脳神経活動計測が可能となった。さらに、項目②の遂行に必要なマウス脳神経活動の予備的計測・検討を開始し、遺伝子組み換えマウス（Camk2a-nlCrとRCL-GCaMP6sとの交配）を対象とした広視野型二光子顕微鏡（二光子メゾスコープ）によるカルシウムイメージングを実施した。頭蓋窓を設置した当該マウスを用いて、標準的な視覚刺激やヒゲ刺激等に対する神経細胞の応答性の評価、ないし安静時下の自発的神経活動の解析結果を踏まえ、本研究の関心領域である視覚野・上丘から感覚・運動野にかけての広範な神経活動が計測可能であることが確認された。
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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
当初の研究計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
確立された磁覚実験系を用いながら、マウスの磁覚情報処理ネットワークの解明を進める。複数の磁場呈示パターン下での神経活動を計測・解析することで、入力された細胞活動データの中に周辺磁場の情報がどのように表現されているかを定量的に評価する。
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