2015 Fiscal Year Annual Research Report
大規模神経活動イメージングによる皮質コラムの階層型情報変換機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
26120532
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
船水 章大 沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 研究員 (20724397)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 皮質 / 二光子顕微鏡 / 識別器 / デコーディング / スパース / 頭頂葉 / 神経科学 / 脳科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮質コラムの階層型情報変換機構をデータ駆動で解明するために，二光子顕微鏡で，マウスの後頭頂皮質 (PPC) の2, 3, 5層の神経活動を多細胞同時計測した．神経活動計測は，マウスの音源定位課題中に実施した．同課題は，音刺激を連続的に提示する連続音条件と，断続的に提示する断続音条件を持つ．
8匹のマウスで，PPCの皮質2，3，5層からそれぞれ，4155，4530，2895細胞の神経活動を計測した．この大規模神経活動データから，音源距離表現に寄与する細胞を，関連ベクトルマシンで抽出した．音源距離を表現する細胞の中で，連続音条件・断続音条件の両方の表現に寄与する細胞の割合は，皮質2/3層で，平均39.3 - 44.3 %だった．一方，5層では49.8 %で，2/3層に比べて有意に高かった．この結果は，皮質浅層から深層への投射経路で，神経細胞群は感覚刺激非依存的な状態表現を獲得することを示唆する．
PPCでは，皮質1層の神経活動も計測した．同計測では，2, 3, 5層の神経細胞の樹状突起の活動を抽出できた．本研究は，新学術領域内での共同研究である． PPCの樹状突起は，音刺激提示後に，神経活動を増加させた．現在，国際的な学術雑誌に向けて論文を執筆中である．
神経活動の多層同時計測で，前年度に購入したピエゾ素子を用いて，3次元神経活動計測装置を構築した．音刺激提示中のマウスPPCで，皮質3・5層，または2・3層の神経活動を多層同時計測した．本実験は，3・5層の合計8深度で，2417細胞の神経活動を計測した．この大規模データで，細胞間の相関を解析した結果，5層に比べて，3層の神経細胞群での相関が高かった．さらに，疎性を仮定したグレンジャー因果解析では，解剖学的知見と同様に，3層から5層への因果性・機能的結合を確認した．なお，本年度購入のマクロ蛍光顕微鏡・SCMOSカメラ・蛍光顕微鏡用光源を，脳スライスでの神経活動計測部位の同定に用いた．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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