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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Study of motor cortical circuits for motor learning

Research Project

Project/Area Number 15H02350
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松崎 政紀  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords運動学習 / 運動野 / 2光子イメージング / 光遺伝学 / 大脳基底核 / 視床 / 小脳
Outline of Annual Research Achievements

哺乳動物における運動学習の回路動作原理を、前肢レバー引き課題学習中マウスでの2光子カルシウムイメージングや光遺伝学などの手法を用いて解明することを目的とした。最終年度である本年度は、実験データを増やすとともに得られたデータに対して統計数理学的に解析を行い、大脳基底核および小脳からの信号を受ける運動視床核からの運動野投射軸索の活動と運動学習との関連を明らかにした。学習後期で、運動野1層に入力する軸索終末の活動はレバー引き運動の開始時と終了時に強くなる一方、3層に入力する軸索終末のシグナルはレバー引きの開始時のみに強くなることがわかった。さらに、レバー引き時の軸索終末活動は、集団として順序良く活動していくシークエンス構造を持ち、その持続時間は3層よりも1層で長いことが示された。次に、これらの活動と行動との関係を調べると、1層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバーの速度や軌道が安定になっていること、及び、3層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバー引きの成功率が上がっていることが明らかになった。大脳基底核からの信号を受ける運動視床核は主として1層へ、小脳からの信号を受ける運動視床核は主として3層へ投射することを解剖学的および機能的に示した。さらに、大脳基底核や小脳を損傷した状態での神経活動測定を行うことで、視床皮質軸索終末活動に上記の特徴が現れるには大脳基底核と小脳の活動の両方が必要であることも明らかとなった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Super-wide-field two-photon imaging with a micro-optical device moving in post-objective space2018

    • Author(s)
      Terada Shin-Ichiro、Kobayashi Kenta、Ohkura Masamichi、Nakai Junichi、Matsuzaki Masanori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06058-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Thalamocortical Axonal Activity in Motor Cortex Exhibits Layer-Specific Dynamics during Motor Learning2018

    • Author(s)
      Tanaka Yasuyo H.、Tanaka Yasuhiro R.、Kondo Masashi、Terada Shin-Ichiro、Kawaguchi Yasuo、Matsuzaki Masanori
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 100 Pages: 244~258.e12

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2018.08.016

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In vivo wide-field calcium imaging of mouse thalamocortical synapses with an 8?K ultra-high-definition camera2018

    • Author(s)
      Yoshida Eriko、Terada Shin-Ichiro、Tanaka Yasuyo H.、Kobayashi Kenta、Ohkura Masamichi、Nakai Junichi、Matsuzaki Masanori
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-26566-3

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Two-photon imaging of neuronal activity in motor cortex of marmosets during upper-limb movement tasks2018

    • Author(s)
      Ebina Teppei、Masamizu Yoshito、Tanaka Yasuhiro R.、Watakabe Akiya、Hirakawa Reiko、Hirayama Yuka、Hira Riichiro、Terada Shin-Ichiro、Koketsu Daisuke、Hikosaka Kazuo、Mizukami Hiroaki、Nambu Atsushi、Sasaki Erika、Yamamori Tetsuo、Matsuzaki Masanori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04286-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Wide-field imaging of neural activity with high spatial resolution.2019

    • Author(s)
      松崎政紀
    • Organizer
      FAOPS2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウス前頭皮質の深部・広域2光子イメージング2018

    • Author(s)
      松崎政紀
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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