2019 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of associative learning-related plastic changes in neural network between brain regions
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16K09732
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
根本 正史 創価大学, 公私立大学の部局等, その他 (80370980)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木暮 信一 創価大学, 理工学部, 教授 (10133448)
川井 秀樹 創価大学, 理工学部, 准教授 (90546243)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 脳活動イメージング / 神経可塑性 / 連合学習 / ニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，学習・記憶のメカニズムを脳領域間のニューラルネットワークの可塑的変化として捉え，その基盤の上に出現する脳活動の変化をmesoscopicなレベルで可視化，学習における各脳領域の役割を明らかにすることである。具体的には，異なる種類の感覚刺激を関連させて与え連合学習を行い，その前後で脳活動イメージングを行い、連合学習の仕組みに接近する。昨年度より、ラットの頭窓作製術後2-3日目より，Skinner boxの中で下肢の振動刺激を行い、そのタイミングでレバー押しをすると餌の報酬が得られる連合学習を行った。連合学習は数日で速やかに成功し、イソフルラン麻酔下に，連合学習前後でヘモグロビン吸光由来の内因性信号を経時的に描出した。しかし、活動の信号強度や領域の大きさに変化があるものの，一定の結果が得られず，連合学習による変化というより、麻酔の種類や深度の影響がより大きいことが推測された。そこで、頭部固定法を金属枠の頭蓋骨接着とその固定に切り替え、慢性の覚醒下脳活動イメージングを確立することとした。ナリシゲと本研究に適した固定装置を作製した。並行して、マウス慢性実験用の金属枠頭部固定装置を作製、マウスを用いて麻酔下、および覚醒下で、同様に下肢に振動刺激を与え、その際の脳活動を内因性信号でイメージングした。覚醒下では、標的感覚刺激に対する脳活動の信号と領域が大きくなるが、信号対雑音比は必ずしも改善しなかった。マウスの麻酔下の実験で報告されている逆転反応は、観察されなかった。 また、実体顕微鏡で、ヘモグロビン吸光由来の内因性信号の他、蛍光顕微鏡キットSFA-RB(440-460 nm)/GFPをとりつけるだけで、フラビン蛍光のイメージングが可能であることを確認した。
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