2016 Fiscal Year Annual Research Report
Representation of motor learning and motor timing in the cerebellum
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15K14312
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
喜多村 和郎 山梨大学, 総合研究部, 教授 (60423159)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | システム神経生理学 / 小脳 / 運動制御 / 運動学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
音弁別go/no-go課題を学習中のマウスにおいて、小脳半球第二脚の小脳帯域をマーカー分子であるアルドラーゼCの発現によって同定した上で、プルキンエ細胞における登上線維応答の２光子イメージングによる解析を行った。その結果、主に大脳皮質からの入力を受けることが解剖学的に分かっている、小脳半球第二脚の外側部では、課題の学習に伴って、go/no-goシグナルや課題のパラメーターに関わるシグナルが入力していることが明らかとなった。特に、外側部アルドラーゼC陽性帯域では、goシグナルに反応してリッキングを開始するためのシグナルが、外側部アルドラーゼC陰性帯域では、No-goシグナルに反応して誤った行動を開始した時のシグナルが入力していることがわかり、学習の進行に伴ってgoシグナルに対する入力は増強され、No-goシグナルに対する入力は減弱されることがわかった。一方で、主に末梢からの入力を受けるとされる内側部においては、潜時の遅い入力が観察されたことから、これらのシグナルは感覚入力を表していると考えられた。また、機械学習アルゴリズムを用いた神経活動のデコーディング解析においても、それぞれの帯域における活動が、goシグナルやNo-goシグナル、リッキング運動のパラメータをよく再現することを確認した。これらの解析から、外部シグナルに依存して取る行動を選択しなければならない時に、小脳においては帯域ごとに異なる情報が同時に処理されることで最終的な行動発現が起こっており、これらのシグナルが最適な行動を学習するためにも重要な働きを持つことが予測される。
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