2017 Fiscal Year Annual Research Report
Feedback control of neural response dynamics by a closed-loop electrophysiological technique
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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．そのために，以下の一連の研究を実施した．
１年目は，麻酔下のラット聴覚皮質においてフラビンタンパク質蛍光イメージングを用いてサブ領域を同定した上で，A1およびAAFに1シャンク16チャンネルの多点シリコン電極を刺入して聴覚応答を計測し，時間周波数受容野(STRF）および周波数音圧応答領域（FRA）を用いて応答特性を体系的に評価した．
２年目は，覚醒自由行動下のマウスにおいて，頭蓋骨越しにフラビンタンパク質蛍光イメージングを行うことにより，特定のサブ領域を狙って電極を埋め込むことのできる新規手法を提案した．また，それを用いて，異なる２つの行動文脈（孤立したalone条件と他個体が存在するsocial条件）において，STRFの特性が動的に遷移することを見出した．
３年目は，A1およびAAFにまたがるように4シャンク32チャンネルの多点シリコン電極を刺入して聴覚応答を計測しながらSTRFを実時間で推定し，その結果に応じて特定の16チャンネルを多点電流刺激できるシステムを構築することに成功した．
これら一連の研究成果により，齧歯類聴覚皮質の層およびサブ領域において特定の神経活動を強制的に引き起こしたり，特定の聴覚応答特性へ可塑的に制御するための技術的基盤が整備された．
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