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2022 Fiscal Year Research-status Report

Understanding of dynamics of the sleeping cortex using imaging and graphical modeling

Research Project

Project/Area Number 20K06922
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

上田 壮志  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00599821)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 日野 英逸  統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (10580079)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords大脳皮質 / 2光子イメージング / 脳状態 / 機械学習
Outline of Annual Research Achievements

脳は状態依存的にその機能が変容する。本研究では、覚醒や休息などの様々な脳状態に依存した大脳皮質ニューロンのセルアセンブリを解析し、脳状態の変遷がどのように機能的差異を生むのかを明らかにする。
セルアセンブリを捉えるために、複数ニューロン活動を2光子カルシウムイメージングで計測し、その多変量時系列データを統計的機械学習により解析することで、データに潜む機能的構造を発見する戦略である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

自発的に様々な脳状態に遷移するマウスで2光子カルシウムイメージングを行った。データの解析に統計的機械学習を使用し、皮質局所ネットワーク構造を定量化した。その成果はいくつかの学会や研究会で議論を行った。また共同研究として、新規オプトジェネティクスツールの開発におけるニューロンへの光刺激とカルシウムイメージングでの性能評価で貢献し、Cell Rep Methodsに発表した。

Strategy for Future Research Activity

データ解析においていくつか問題があり、その解決を実施中である。速やかに完了させ、論文投稿を進める。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの感染拡大のため動物実験の一時減少と学会や共同研究打ち合わせなどがオンライン化したため、支出が大幅に少なくなったため。

  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Optogenetic induction of hibernation-like state with modified human Opsin4 in mice2022

    • Author(s)
      Takahashi Tohru M.、Hirano Arisa、Kanda Takeshi、Saito Viviane M.、Ashitomi Hiroto、Tanaka Kazumasa Z.、Yokoshiki Yasufumi、Masuda Kosaku、Yanagisawa Masashi、Vogt Kaspar E.、Tokuda Takashi、Sakurai Takeshi
    • Journal Title

      Cell Reports Methods

      Volume: 2 Pages: 100336~100336

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100336

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Similar functional network structures emerge in the primary motor cortex during quiet wake and slow-wave sleep revealed by calcium imaging and graphical modeling2023

    • Author(s)
      上田壮志
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
  • [Presentation] カルシウムイメージングと機械学習による脳状態依存的に遷移する 皮質機能的ネットワークの定量化2023

    • Author(s)
      上田壮志
    • Organizer
      第4回サル脳新技術研究会
    • Invited
  • [Presentation] Similar functional network structures in the primary motor cortex during quiet wake and slow-wave sleep revealed by calcium imaging and graphical modeling.2022

    • Author(s)
      上田壮志
    • Organizer
      Neuro2022
  • [Presentation] マウス成体脳ネットワーク動態の可視化、ウイルスベクターによる遺伝子導入から機械学習解析まで2022

    • Author(s)
      上田壮志
    • Organizer
      Neuro2022
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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