2023 Fiscal Year Annual Research Report
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22H00460
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
喜多村 和郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 匡 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40392162)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 運動 / プルキンエ細胞 / ２光子イメージング / ニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
登上線維活動が表現する行動パラメーターの符号化モデルによる解析を進めた。レバー引きタスクにおける5つの行動変数（レバー位置、レバー引き速度、レバー戻し速度、リック、報酬）を説明変数として、2光子カルシウムイメージングにより計測された個々のプルキンエ細胞の登上線維応答を説明するモデルを作成し、登上線維応答をよく説明することができた。応答パターンで細胞を分類したところ、８つの特徴的な型（クラスタ）に分類されることがわかった。個々のプルキンエ細胞の登上線維応答は1つの行動変数ではなく、複数の行動変数、特に、レバー引きとリック、レバー引きと報酬など異なるモダリティの情報を含んでいることが明らかとなった。登上線維は運動学習のための教師信号のみならず、多様な行動パラメーターを伝えていることが明らかとなり、複雑な行動の組み合わせを単一プルキンエ細胞内で学習していると考えられる。また、それぞれのクラスタに属する細胞は近傍に位置することが明らかとなり、小脳の機能単位であるマイクロゾーンと対応していると考えられた。これらの結果を、Communications Biology誌に発表した。また、実験により得られた登上線維応答パターンを小脳スパイキングネットワークモデルに導入し、データ同化シミュレーションを行った。登上線維刺激によって引き起こされるシナプス可塑性により、プルキンエ細胞の発火パターンが変化し、レバー引きの予測軌道に相当する神経活動が獲得されることを確認した。これは小脳内で順モデルが形成されるという従来のコンセンサスと一致している。
２mm四方の範囲の広視野を観察可能な対物レンズを新たに導入し、背側の小脳虫部あるいは小脳半球の大部分のプルキンエ細胞活動を同時に観察可能であることを確認した。今後、複数のアルドラーゼC帯とプルキンエ細胞活動の関係を明らかにしていく予定である。
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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
計画通りに実験及びシミュレーションを進めている。修正に時間がかかっていた論文が発表された。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね順調に進展しているため、次年度も計画通りに進める。
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