2015 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
| 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 / 記憶学習 / 理論 / モデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
小脳運動学習においては、平行線維--プルキンエ細胞間シナプスの長期抑圧(LTD)が重要であるということが、これまでの一定のコンセンサスであったが、現在は小脳内の様々な場所に分散された複数の可塑性が発見されている。特に苔状線維--小脳核(前庭核)ニューロンのシナプス可塑性は、運動記憶の長期的な定着に置いて本質的であることがわかってきた。本研究の目的は、それらの可塑性の相補的な役割と運動学習への影響を、小脳の理論モデルを用いて明らかにすることである。
これまでに、運動学習課題として視機性眼球運動(OKR)のゲイン適応を選択し、その記憶の獲得・定着過程を議論してきた。当該年度は、当初の研究計画通り、運動学習課題をOKRから前庭動眼反射(VOR)へ変え、小脳における記憶の定着過程について考察した。OKRの場合、運動学習はゲイン増大のパラダイムしか存在しないが、VORの場合はゲイン増大、ゲイン減少、位相反転の3種類のパラダイムがある。これらについて、まず短期のトレーニングにより平行線維--プルキンエ細胞間シナプスに記憶が形成されるかどうか、を調べ、いずれの場合も学習が成功することを確認した。その際、長期抑圧(LTD)のみではゲイン増大だけが再現され、長期増強(LTP)を組み合わせることで初めて残りの2つも再現された。次に、トレーニングの繰り返しにより、学習したゲインが苔状線維--前庭核間シナプスに転送されるかどうかを調べた。ゲイン増大・減少は再現されたが、位相反転はそのままでは再現されなかった。ただしこれは初期状態のセッティングによるものと考えられ、現在も調査中である。この内容を、当該年度の日本神経回路学会全国大会でポスター発表した。
また、記憶定着の大規模シミュレーションを実施するための小脳モデルを開発し、査読付き論文を発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究はおおむね計画書通りに進んでおり、特に初年度PNASに論文を投稿・採択できたことが大きい。当該年度の課題においても国内の学会発表は既に済んでおり、今後は論文執筆を進めていく。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、位相反転の長期記憶形成に関してシミュレーションを再検討するとともに、最終年度の課題である、平行線維--分子層介在ニューロン間シナプスの可塑性の機能的役割について研究を進める。具体的には強化学習との関連について考察し、TD学習の実装可能性を論ずる。それにより、これまで小脳は教師付学習機械であると考えられてきたが、その計算理論の改訂を試みる。
|
| Causes of Carryover |
当該年度は共同研究者が主に記憶形成の理論的側面を研究しており、数値シミュレーションに必要なワークステーション等を購入するに至らなかったからである。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
数値シミュレーションに必要なワークステーションを購入する計画である。
|
