2015 Fiscal Year Research-status Report
閉ループ電気生理による神経活動ダイナミクスのフィードバック制御
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15K01847
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
西川 淳 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20392061)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 生物・生体工学 / 情報工学 / マイクロ・ナノデバイス / 生体生命情報学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，実時間で多点計測と多点刺激を行う閉ループ電気生理を用いて，特定の脳領域における神経活動ダイナミクスを安定的かつ精緻に制御することのできる新しい方法論を確立することである．１年目は，そのためのベースとなる，哺乳類聴覚皮質神経回路における音誘発応答特性の体系的な解析を行った．
まず，麻酔下のラットにおいて聴覚皮質の脳表を露出させる手術を行い，フラビンタンパク質蛍光イメージング法により聴覚領域の同定を行った．これにより同定されたA1およびAAFに1シャンクの16-chシリコンプローブを刺入し，様々な音刺激に対する聴覚応答を各層で計測した．層の同定は，LFPのピーク逆転現象および電流源密度解析等を併用した．時間周波数受容野(STRF)および周波数音圧応答領域(FRA)を用いて解析したところ，層方向には4層→2/3層→5/6層の順に活動が伝搬し，周波数および時間情報の処理が行われていることが分かった．領域方向には，A1→AAFの順に活動が伝搬し，特に周波数情報の処理が行われていることが分かった．さらに，A1の4層とAAFの2/3層および4層においてのみ，第１ピーク以外に潜時のさらに長い第2ピークをを持つSTRFがみられ，これらの部位では複数の情報の統合に関わっていることが考えられる．
上記の1年目の研究により，ラット聴覚皮質における音誘発神経応答特性の脳領域および層依存性について明らかにすることができた．2年目は，これらの知見をもとにして電気刺激系を構築し，閉ループ電気生理による神経活動制御法の確立を行う予定である．
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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
個体差の大きな各聴覚領域の正確な位置を同定するためにフラビンタンパク質蛍光イメージング法を新たに導入し，既に確立していた多点電極による神経活動計測法と組み合わせることにより，ラット聴覚皮質の脳領域および層依存性を体系的に明らかにすることができた．これは，当初の予定以上に進展した項目である．一方，閉ループ電気生理に最適な新たな多点電極の作成については，大阪府立産業技術総合研究所との共同研究体制を構築することはできたが，多点電極の作成自体は現時点では完了していない．これは，当初の予定からやや遅れている．したがって，全体としては「おおむね順調に進展している」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目以降は，1年目で明らかにした齧歯類聴覚皮質における音誘発応答特性が，覚醒自由行動下において行動文脈に依存してどのように調整されているかについて検討するとともに，多点電極の作成および多点刺激系を新たに立ち上げ，閉ループ電気生理による神経活動制御を実現するための実験を推進する予定である．
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| Causes of Carryover |
３月末に成果発表のために旅費が生じたが，支払いが4月にかかってしまったため，その分の金額が次年度使用額となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
４月に支払いが完了すれば，予定通りの支出となる．
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Research Products
(6 results)
