Optical Measurement and Control of Multiareal Brain Information Dynamics in Cognition and Movement

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Brain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing
• Project/Area Number: 17H06313
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: KITAMURA Kazuo 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159)
• 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)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 神経科学 / 大脳小脳 / 運動 / 学習 / 2光子イメージング

Outline of Final Research Achievements

The cerebrum and cerebellum communicate each other to achieve sophisticated motor control and motor learning. The cerebro-cerebeller loop also plays an important role in higher-order functions. To elucidate neural circuit mechanisms for these functions, we used two-photon imaging to observe neural activity in mice performing cognitive-motor tasks, and revealed the neural representations regarding sensation, movement, and reward. We also developed novel calcium sensors that can measure neural activity with unprecedented accuracy and a data analysis method.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小脳は運動に関わる脳領域として長年研究が進められてきたが、その詳細な神経回路メカニズムについては未だ不明な点が多い。さらに、最近では報酬や判断など運動とは直接関係ない情報が小脳にも伝えられていることが明らかとなって注目を集めている。本研究では、これらの情報表現がどのようなものかを認知運動課題を実行中のマウスにおいて明らかにした。素早く正確な運動や判断を実現するための脳メカニズムとその獲得原理の解明に貢献する。