2021 Fiscal Year Annual Research Report
Search for functional neuron assemblies underlying various memory formation and integration
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20H00109
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
櫻井 芳雄 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (60153962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞部 寛之 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (80511386)
廣川 純也 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (40546470)
結城 笙子 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60828309)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 記憶 / 統合 / 神経回路 / セル・アセンブリ / ラット / マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下記のとおり実績を残すことができた。
１．記憶課題の予定を一部変更し、より学習が容易である嗅覚刺激統合課題を開発し、ラットとマウスに訓練することができた。訓練後、課題遂行中のラットやマウスの嗅皮質亜領域からニューロン活動を記録し、嗅覚刺激と行動の連合に多様な形で関わるニューロン活動を検出した。また、視覚－聴覚統合課題についても、研究分担者の結城笙子を中心に改良し、ラットに学習させることができた。そして学習に要する数日間にわたり海馬と聴覚皮質からニューロン活動を記録したところ、統合の形成プロセスに様々な形で関わるニューロン活動を検出した。
２．マルチニューロン活動の記録方法について、研究分担者の眞部寛之と廣川純也を中心に改良を続けた。電極先端近くのより多数のニューロンから安定して活動を記録するワイヤー電極と、またそれらを複数本個別に操作でき、さらに複数の部位に配置できるよう小型で軽量のマイクロドライブを作製できた。
３．オプトジェネティクス法についても改良を進め、標識化を促進できる新規ウイルスベクターCav2-CARによる二重感染法を安定して行えるようにした。また、新たなオプトジェネティクス実験のため、新たな遺伝子改変動物の作成と改良も進めた。
４．マルチニューロン活動のデータ解析法についても、研究分担者の眞部寛之と廣川純也を中心に更なる改良を進めた。プログラムのアルゴリズムの改良と高性能PCの導入により処理速度を上げ、ディープ・ラーニングを活用した解析も可能になった。
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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
新型コロナ感染症拡大の影響により、全般的に十分な実験ができなかったが、最終的にはほぼ予定どおり進捗させることができた。
特に、複数の記憶統合課題をラットとマウスに訓練することができ、また嗅皮質、海馬、聴覚皮質など複数の脳部位から記録し解析することもできた。これらの成果は４本の論文として国際誌に掲載した。
また、マルチニューロン活動の記録方法とオプトジェネティクス法の改良も、ほぼ予定どおり進めることができた。特に、新たに取り組んだ遺伝子改変動物の作成と改良が進んだことは、今後の研究にとって大きな前進であった。
さらに、マルチニューロン活動のデータ解析法についても改良を進めることができた。特にディープ・ラーニングを活用した解析が可能となったことは、今後のデータ解析にとって大きな前進となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでどおり、ラットとマウスに複数の記憶統合課題を訓練し、課題遂行中、あるいは課題を学習中のニューロン活動を、嗅皮質、海馬、聴覚皮質、前頭皮質などから記録する。また複数部位からの同時記録も進め、部位間の相互作用についても検討し、セル・アセンブリの統合の実態を明らかにする。
マルチニューロン活動の記録法と解析法、およびオプトジェネティクス法の改良についても、これまでどおり進めることで、より高度で新奇な方法の確立を目指す。
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[Presentation] Odor-evoked behavioral signal map in each olfactory cortex subarea: ventral tenia tecta, the nucleus of the lateral olfactory tract, and anterior cortical amygdaloid nucleus.2021
Author(s)
Tanisumi,Y., Shiotani, K., Osako, Y., Ohnuki, T., Takamiya, S., Hirokawa, J., Sakurai, Y. and Manabe, H.
Organizer
51st Society for Neuroscience Annual Meeting, Online (Chicago, 米国)
Int'l Joint Research
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[Presentation] State representation of non-sensory neuron in the visual cortical area.2021
Author(s)
Osako, Y., Ohnuki, T., Tanisumi, Y., Shiotani, K., Manabe, H., Sakurai, Y. and Hirokawa, J.
Organizer
51st Society for Neuroscience Annual Meeting, Online (Chicago, 米国)
Int'l Joint Research
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