2018 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of representation of telencephalic neural ensemble during decision making in adult zebrafish
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18K14858
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
鳥越 万紀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40635223)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 意思決定 / 仮想空間 / 能動的回避行動 / ２光子カルシウムイメージング / 予測符号化 / 能動的推論 / ゼブラフィッシュ成魚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はゼブラフィッシュ成魚終脳において適切な行動選択、いわゆる意思決定がどのような神経活動によってなされるのかを明らかにすることである。
平成30年度はこれまでに確立した仮想空間-2光子Ca2+イメージングシステムを用い、仮想空間において色を指標にしたGO/NOGO嫌悪学習を行っている魚の終脳の神経活動を観察・解析した。その結果ゼブラフィッシュ成魚が学習によって好ましい状態の予測を形成し、その予測との誤差を表現する神経アンサンブルの活動を減らすことで適切な行動選択を行っていることを見出した。得られた結果はプレプリント（bioRxiv）及び学会で発表した。
GO課題では手前が青、向こう側に赤が提示され、NOGO課題ではその逆の色パターンが提示される。GO課題では赤に逃げなければならず、NOGO課題では赤に留まらなければならない。この条件を満たさなかった場合は電気ショックを与える。魚がこのルールを学習した後、魚の前方に泳ぐ行動を仮想空間に反映しない条件に変更し、学習した魚が描く予測とは異なる環境を作り出した。またGO課題においてゴールに到達した直後にゴール色を赤から緑または白に変化させる実験も行った。その結果、1、GO課題の青領域において景色が後ろに流れると活動が抑制される神経アンサンブル、 2、GO課題の青では活動しゴールである赤領域に到達すると活動が抑制される神経アンサンブル、3、変化したゴール色特異的に活動する神経アンサンブルを同定した。これらアンサンブルはGO課題を成功するために結果的に抑制されなければならない。よってこれらは魚が学習によって形成した内部モデルよる予測に対する誤差を表現している可能性を示唆している。以上のことは、学習によって形成された複数の予測に対する誤差を無くすように行動することで適切な行動選択がなされる可能性を示唆している。
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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
「研究実績の概要」に記載したようにゼブラフィッシュ成魚の終脳において適切な行動選択を行うための予測誤差を表現している神経アンサンブルと考えられる結果が得られているため。
一方で予測誤差を表現している神経アンサンブルが真に想定している役割を担っているのかを検証する実験が不足しているため、この点を令和元年度に取り組む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は各神経アンサンブルが想定している役割を真に果たしているのかを検証する。そのため仮想空間の最大のメリットを生かし、想定している役割に応じて仮想空間の環境を任意のタイミングで変化させる実験、神経活動の操作実験を立案し、目下遂行中である。
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