全脳運動適応回路の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches
• Project/Area Number: 22H04768
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松崎 政紀 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 運動適応 / 大脳皮質 / カルシウムイメージング

Outline of Annual Research Achievements

運動適応は、ヒトを含め多くの動物にとって短時間に環境に正しく働きかけるための必須の能力である。ヒトやサルに比べて、マウスなどげっ歯類では運動適応実験を行うことは技術的に困難で、運動適応を実現する全脳レベルの活動を単一細胞レベルから明らかにできていない。そこで本研究では、頭部固定マウスにおいてヒトの運動適応に模した課題を構築し、この課題を実行中のマウスの、一次運動野などを含む大脳皮質全域の細胞活動をカルシウムイメージングで計測する。さらに、小脳からの入力を受ける視床からの皮質投射軸索もイメージングする。このことで、運動適応時の運動指令信号の修正などが、どのように全脳レベル、また各脳領域レベルで表現されているのかを強化学習モデルも組み込みながら解明することを目的とする。本年度は、新しく開発したマウス用前肢運動適応課題装置やマウス保定部位などを改良して、研究室で用いられてきた課題装置に導入し、マウスが安定して課題遂行をできるようにした。運動適応条件を入れると、数日以内にマウスがこれに適応して、運動成績を上昇させることを確認した。さらに、1次元レバー引き課題に簡易的な運動適応条件を設定することでもマウスが適応できることを確認したうえで、光遺伝学的手法で運動野神経細胞を一過的に抑制すると、運動適応が不完全になることを見出した。このように運動適応実験のための初期ステップを完了することができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。