2021 Fiscal Year Annual Research Report
Role of cerebro-cerebellar interactions in adaptive behavioral control
| Project/Area Number |
21H04810
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
田中 真樹 北海道大学, 医学研究院, 教授 (90301887)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
|
| Keywords | 行動戦略 / エラー信号 / 大脳小脳連関 / 小脳歯状核 / 補足眼野 / LFP / 眼球運動 / 霊長類 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
「慎重を要する状況における行動の制御に外側小脳と前頭葉皮質の機能連関が関与する」との作業仮説を検証する。突然現れる視覚刺激と反対方向に眼球運動を行うアンチサッカード課題をサルに訓練し、その次の試行で視覚刺激に向かうプロサッカードの潜時が延長することを行動抑制の指標として一連の実験を行う。実験は、所属機関が設置する動物実験委員会の事前の審査と承認を受けて行う。
当初の予定どおり、現在までに、アンチサッカード課題を訓練した1頭のサルの小脳歯状核から記録を行うとともに、補足眼野に多点電極を刺入して局所場電位（LFP）記録を行っている。これまでに、眼球運動の方向や種類、エラー試行、あるいは反応時間によって活動を変化させる小脳核ニューロンを少数ながら記録している。また、エラーに関連した大脳LFP成分を抽出することに成功している。ただし、前試行の行動への影響は小さく、引き続きより適切な課題パラメータを探索するとともに、LFPデータのさらに詳細な解析が必要と考えている。また、これまでニューロン記録は小脳核の背側を中心に行っており、今後、大脳連合野との関連が強いより腹側も探索する。令和4年度は、新たな個体を訓練し、2頭からのデータを蓄積することを第一の目標とする。小脳歯状核の電気刺激を行い、大脳LFPの応答性を調べる。行動の成否に加え、反応時間との神経相関を詳しく調べるとともに、今年度中に多点電極による小脳核の単一ニューロン記録を試みる。また、小脳皮質に興奮性オプシンを発現させるための諸条件を共同研究者とともに調査する。インタクトな個体に種々の条件でベクター接種を行い、小脳核終末での光刺激に対する応答変化と小脳Purkinje細胞のオプシンの発現を確認することを予定している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、これまでに1頭の実験動物に行動課題を訓練し、微小電気刺激による補足眼野のマッピングを行い、同部に多点電極を刺入してLFP記録を行い、さらに小脳歯状核からの単一ニューロン記録を開始している。まだ少数ではあるものの、課題に関連した様々なニューロンが見つかり始めている。令和3年度末には2頭目のチェアートレーニングも開始した。
これまでのアンチサッカード課題では反応時間を遅らせて正解率を向上させる戦略をとることが多かったが、令和3年度に行った行動課題の検討では、サッカード標的の色でルールを提示するSimon課題を導入し、プロサッカードのタイムエラーをルールに加えて訓練を行った結果、反応時が大幅に短縮した。現在はさらにギャップを加えるなどの工夫をしつつ、より適切な課題条件を探っている。
これに加えて、令和3年度は本研究に関連の深い小脳歯状核で行った2つの研究の成果を論文にまとめて投稿し、うち1報が採択された。残りの論文に関しても令和4年度前半には公表できるものと期待できる。このように、初年度のすべり出しは好調であり、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、新たな個体を訓練し、2頭からのデータを蓄積することを第一の目標とする。現在は大脳、小脳とも個別に記録を行っているが、今年度早期に小脳歯状核の電気刺激を行い、大脳LFPの応答性を調べることを予定している。また、今年度中に多点電極による小脳核ニューロンの記録を試みる。データ解析についてもさらに深める必要があると考えており、課題の成否に加え、反応時間との神経相関を詳しく調べるとともに、LFPの各成分やスパイクとの関連なども調査する。また、本研究の最終段階に必要となる光刺激実験の準備を進め、小脳皮質に興奮性オプシンを発現させるための諸条件を共同研究者とともに調査する。今年度中にインタクトな個体に種々の条件でベクター接種を行い、小脳核終末での光刺激に対する応答変化と小脳Purkinje細胞のオプシンの発現を確認することを予定している。
今年度前半には間に合わないが、秋ごろからはコロナ禍の終息を見越して対面で行われる予定の学会や研究会も多く、これらに参加して情報収集をおこなうとともに、可能であれば進捗報告が行えるように研究を進める。
|
