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運動適応における大脳小脳連関の回路シフト解明と操作

Publicly Offered Research

Project AreaMechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
Project/Area Number 17H05559
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

喜多村 和郎  山梨大学, 総合研究部, 教授 (60423159)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2018-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2017: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords運動制御 / 運動学習 / 2光子イメージング / 光遺伝学 / 2光子イメージング
Outline of Annual Research Achievements

大脳―小脳連関による運動制御の詳細と運動の学習メカニズムを明らかにするために、本研究では、多重in vivo多光子観察・光遺伝学による神経活動操作などの最新技術を駆使して、運動適応における大脳―小脳連関の機能的回路シフトの全容解明を目指す。まず、経頭蓋光マッピング法を用いて大脳―小脳間の機能的結合解析を行った。大脳皮質第5層錐体細胞にChR2を発現するThy1-ChR2マウスを使用し、大脳を経頭蓋的に光刺激し、小脳の様々な部位においてプルキンエ細胞から活動電位(単純スパイク・複雑スパイク)を記録した。その結果、小脳皮質は大脳皮質の広範な領域から入力する苔状線維・登上線維の入力パターンの規則性を明らかにした。次に、レバー引き課題実行中のマウスにおいて2光子カルシウムイメージングを行うによって、小脳プルキンエ細胞活動の学習における変化を観察した。レバー引き運動の準備・実行・保持の各フェーズで特徴的に活動する細胞が観察され、同じフェーズで活動する細胞が空間的に近傍な位置に存在してクラスターを形成していたことから、運動情報、感覚情報、報酬予測など随意運動課題に関する様々な情報を表現するマイクロゾーンの存在が示唆された。また、小脳皮質に運動情報の遠心性コピーや感覚フィードバックを伝達するとされる、苔状線維の活動を可視化するために橋核にカルシウムセンサーを発現する方法について検討し、覚醒マウスで苔状線維活動を可視化する系の開発に着手した。さらに、運動適応における大脳―小脳連関の役割を解明するための、マウス用力場適応課題装置や大脳―小脳広域イメージング装置の開発を開始した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2017

All Journal Article (1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] 光神経生理学の幕開け2017

    • Author(s)
      喜多村和郎
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 28 Pages: 56-61

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Functions of cerebellar modules during goal-directed behavior2017

    • Author(s)
      Kazuo Kitamura, Shinichiro Tsutsumi, Naoki Hidaka, Yoshikazu Isomura, Masanori Matsuzaki, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • Organizer
      Neuroscience 2017 (第40回日本神経科学大会)
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Maturation of cerebellar climbing fiber and Purkinje cell population activities during postnatal development2017

    • Author(s)
      Michael Mahoney, Jean-Marc Good, Taisuke Miyazaki, Kenji F Tanaka, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
    • Organizer
      Neuroscience 2017 (第40回日本神経科学大会)
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Barrel-confined patchwork activity of the somatosensory layer 4 neurons in neonates2017

    • Author(s)
      Hidenobu Mizuno, Koji Ikezoe, Takuya Sato, Kazuo Kitamura, Takuji Iwasato
    • Organizer
      Neuroscience 2017 (第40回日本神経科学大会)
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Establishment of a method to observe cerebellar activities during reaching and grasping in mice2017

    • Author(s)
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Taiyo Kawaguchi, Kazuo Kitamura
    • Organizer
      Neuroscience 2017 (第40回日本神経科学大会)
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-photon imaging of cerebellar climbing fiber signals during a voluntary movement2017

    • Author(s)
      Naoki Hidaka, Shinichiro Tsutsumi, Koji Ikezoe, Yoshikazu Isomura, Masanobu Kano, Kazuo Kitamura
    • Organizer
      Neuroscience 2017 (第40回日本神経科学大会)
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2018-12-17  

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