2016 Fiscal Year Research-status Report
マウス頭頂連合野の予測誤差検出機能の光学イメージング解析
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15K16572
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
吉武 講平 新潟大学, 脳研究所, 助教 (60649218)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高次脳機能 / 予測誤差 / 感覚連合 / フラビン蛋白蛍光イメージング / 後部頭頂連合野 / プロトカドヘリン / 視覚 / 体性感覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
感覚情報処理において、これまで脳は刺激の入力に対し出力を行うボトムアップの情報処理を行っていると考えられてきた。しかし近年、「脳機能の本質は入力の予測と、現実の入力との誤差、すなわち予測誤差（Prediction error）を最小にすることである。」という仮説（Prediction coding）が注目されている。
我々はマウスの高次脳領域である後部頭頂連合野（Posterior parietal cortex：PPC）が視覚情報とヒゲからの体性感覚情報を連合しており、両者の空間情報の予測誤差を検出するということを報告してきた。昨年度はPPCにおける予測誤差検出機能が経験依存的であることを報告した。平成28年度はPPCにおける予測誤差応答が、視覚情報とヒゲからの体性感覚情報の入力のズレの大きさに依存していることを見出した。マウスに吻側→尾側へ移動する縦縞の視覚刺激と、尾側→吻側へのヒゲ刺激を逆相に組み合わせた視覚・体性感覚同時刺激を与えるとPPCが強く反応する。このとき、視覚刺激とヒゲ刺激は180度のズレをもっている。この視覚とヒゲの同時刺激のズレを135度、90度、45度と小さくしていくにしたがって、PPCの反応は小さくなり、視覚刺激とヒ刺激のズレが0度（同相）になった時、PPCはほとんど反応しなくなる。つまり、PPCの予測誤差応答は視覚入力と体性感覚入力のズレの大きさに依存していることが分かった。
また、これまでの実験は麻酔下で行ってきたが、脳の高次機能を研究する上では覚醒下での測定は避けられない。当研究課題においても覚醒下での測定を実施したところ、麻酔下での結果と同様の結果を得た。したがって、これまでの結果も麻酔によるアーチファクトではないものと考えられる。
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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
現時点でフラビン蛋白蛍光イメージングで行うべき、マクロイメージング実験はほぼ全てやり終えたと考える。PPCの予測誤差応答は経験依存的であること、また、視覚とヒゲからの体性感覚の入力のズレの大きさに依存することを確認した。さらに、近年の生理学論文ではほぼ必須と思われる覚醒下での計測においても観察されたので、これまでの結果は麻酔の影響によって見られる不自然なアーチファクトではないことも示された。以上のことから、研究計画おおむね順調に進んでおり、残す重要な実験は後部頭頂連合野の個々の神経細胞がどのようにして予測誤差応答を表現しているのか？という疑問について答えることだと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である今年度は、後部頭頂連合野の個々の神経細胞がどのようにして予測誤差応答を表現しているかについて、ニ光子カルシウムイメージングを用いて、疑問に答えたいと思う。申請者の所属する研究室では既にニ光子カルシウムイメージングによって特定の領域の神経細胞群の活動を記録してきた実績がある。同様の手法を用いて後部頭頂連合野の神経細胞群の応答を測定・解析していきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
研究計画の初年度に所属研究室において、使わなければならない他の研究費があったため、初年度に多めの残額が生じた。その残高が本年度の研究実施状況では必要としなかったため次年度使用額が生じた。また、申請者の持つ予算である若手Bは基金化されているため、翌年度へ繰り越し可能なため、申請額より少ない使用金額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は研究計画の最終年度であり、またニ光子カルシウムイメージングを始めるため、カルシウム指示薬や注入用機材が必要となってくるため、残高を使用していく予定である。また、今年度も積極的に学会へ参加し研究発表を行っていくつもりである。
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[Presentation] Functional footprints of impaired consciousness in mice with reduced molecular diversity of clustered protocadherin-α2016
Author(s)
Katsuei Shibuki, Tatsuya Yamagishi, Daiki Kamatani, Kohei Yoshitake, Hiroaki Tsukano, Kenji Watanabe, Ryuichi Hishida, Kuniyuki Takahashi, Sugata Takahashi, Arata Horii, Takeshi Yagi
Organizer
Society for Neuroscience, Annual Meeting 2016
Place of Presentation
San Diego Convention Center, USA, San Diego
Year and Date
2016-11-12 – 2016-11-16
Int'l Joint Research
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