2017 Fiscal Year Annual Research Report
認知・運動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御
| Project Area | Brain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing |
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| Project/Area Number |
17H06313
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
喜多村 和郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
山崎 美和子 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (10431305)
HOANG・THIEN HUU 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (50772307)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 大脳小脳 / 運動 / 高次機能 / ２光子イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多脳領野間の情報動態によって創発される現象を解明するモデルとして、モジュール構造が明確な小脳と大脳の連関に着目し、大脳―小脳モジュール内およびモジュール間における情報動態が、認知行動における創発現象（内部モデルの形成とそれによる司令の生成）を実現するメカニズムを解明することを目的とし、大脳―小脳間の機能的結合の網羅的なマッピング、大脳―小脳連関における情報動態と内部モデル獲得機構の解明、大脳―小脳間の連関による高次脳機能の情報動態の解明、に取り組む。今年度はまず、Thy1-ChR2マウスを用いた大脳→小脳入力マッピングを進めた。プルキンエ細胞からスパイク記録を行いながら、大脳皮質をレーザーにより刺激して大脳のどこから小脳へ入力があるかをマッピングした。その結果、まずこれまでの先行研究と同様に大脳皮質からの登上線維および苔状線維を介した入力はオーバーラップしていることを確認した。しかし個々の細胞レベルで見ると同じ小脳領域でも対側入力優位な細胞や両側から等しく入力を受け取る細胞などが混在していることに加え、刺激に対する応答の潜時も異なることから様々な経路を介した入力が存在しており、組織学的な検討から推定されている結合スキーマよりも複雑な結合様式を示唆する。次に、課題実行中のマウスにおいて大脳－小脳連関をリアルタイムでモニターするために、まずマクロ蛍光顕微鏡を用いた広域イメージング法を確立し、レバー引き運動課題実行中の大脳および小脳皮質活動の同時計測を可能にした。さらに、運動適応における大脳－小脳連関の変化を捉えるためのレバー荷重負荷試験を確立し、荷重変更への適応時に生じる大脳および小脳の活動イメージングを行っている。また、高次機能を評価するための課題について検討を行った。
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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
大脳ー小脳結合のマッピング、レバー引き課題実行中の大脳及び小脳活動イメージングについては計画通りに進展している。高次機能を評価する課題については現在のところ検討段階であるが、今後、タスクの確立とイメージング実験への導入を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に引き続き、大脳－小脳マッピングおよび運動課題中の大脳小脳活動イメージングの実験は進める。特に、研究分担者との組織学的な検討やデータ解析・理論解析についても進める。高次機能における大脳－小脳連関について実験を開始する。
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