2014 Fiscal Year Research-status Report

小脳内に分散された複数の可塑性による相補的運動学習メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	26430009
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	山崎匡電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (40392162)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中繁電気通信大学, 学内共同利用施設等, 教授 (70281706)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	小脳 / 運動学習 / 理論 / 記憶 / 眼球運動
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、視機性眼球運動(OKR)ゲイン適応の長期トレーニングにおける運動学習メカニズムについて、研究を行った。 OKRゲインは1時間のトレーニングによって増大し、その後1日かけてほとんど元に戻るが、一部は記憶として定着する。記憶の定着はトレーニング中ではなくトレーニング後に起こり、毎日トレーニングを繰り返すと、ゲインは累積して徐々に増大する。ゲインの記憶はトレーニングによって平行線維－プルキンエ細胞間シナプスに形成され、トレーニング後に苔状線維－前庭核間シナプスに転送されて定着することが実験的に示唆されているが、その過程で何が起きているかはよくわかっていなかった。本研究では、そのような小脳における記憶の転送を示すような理論モデルを構築した。平行線維－プルキンエ細胞間シナプスの可塑性だけでなく、苔状線維－前庭核間シナプスの可塑性も導入し、この2つのシナジーによって短期記憶が場所を変えて長期記憶へと変換されることを示した。また、記憶の転送がトレーニング後に行われる初めての理論モデルとなった。実際の動物の実験データを非常にうまく再現することに成功した。正常な動物の結果だけでなく、破壊実験や薬理学実験の結果や、遺伝子改変動物での異常な運動学習の結果も再現できた。研究成果を論文にまとめ、Proc Natl Acad Sci USAにて発表した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 論文を執筆し、Proc Natl Acad Sci USAに採択されたから。
Strategy for Future Research Activity	構築したOKRゲイン学習の理論モデルを前庭動眼反射(VOR)のゲイン・位相学習へと適用する。特に位相学習における顆粒層の役割について、詳細に検討する。またOKRとVORの相互作用についても検討する。
Causes of Carryover	今年度は初期段階から理論的な成果が出て論文執筆に入ったため、機材を揃えるのが遅れたから。
Expenditure Plan for Carryover Budget	学会発表にかかる旅費・論文執筆時の英文校閲代等に使用する。