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Investigation of the influence of spontaneous activity on activity during somatosensory perception by large-scale recording of neural activity

Research Project

Project/Area Number 19K23788
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Uwamori Hiroyuki  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (90845900)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords2光子カルシウムイメージング / 触知覚 / 広視野2光子顕微鏡 / 神経科学
Outline of Research at the Start

本研究は、触知覚刺激の結果現れる神経活動に対する自発活動の影響を単細胞レベルの活動レベルで調査することを目的とする。そのため、単細胞の解像度で網羅的に神経活動を記録できる超広域2光子顕微鏡を用い、知覚刺激において誘起される神経活動と自発活動時の神経活動の関連を探索する。特に、後肢触知覚刺激に対して舐める行為をすることで報酬としての水がもらえるという弁別課題をマウスに行わせ、マウスが刺激を知覚したときとそうでない時のそれぞれの神経活動が自発活動時からどのように変化しているかを解析する。それにより、自発活動による刺激時点での内部状態が知覚に及ぼす影響について調査する。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to investigate the influence of spontaneous activity on activity during perception of tactile stimulus by recording neural activity in mouse cortex using a wide-field two-photon microscope. Wide-field calcium imaging was performed when mice were engaged in a tactile stimulus detection task. By analyzing ensemble activity during the task, it was found that ensemble activity was strong in hit trials and weak in miss trials. Additional analysis using principal component analysis (PCA) revealed that spontaneous activity just before the stimulus was different in three-dimensional PC space between hit trials and miss trials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人や動物は外界からの刺激を五感を通じて知覚するが、同一の刺激に対しても知覚する場合とそうでない場合がある。知覚は脳の高次機能と考えられ、知覚時には脳内の様々な脳領域の活動が見られるが、知覚する・しないを決定づけるような刺激時の脳内の状態に関しては未だ明確な知見は存在しない。刺激直前の自発活動状態が直後の刺激に対する知覚に何らかの影響を持つと考えられる。本研究によって、大脳皮質広域において知覚する・しないの2状態で神経活動が大きく異なることを見出した上で、刺激直前の活動状態が2状態間で異なることを示唆する結果を得た。知覚の脳内メカニズムの根本原理の理解への端緒を開く結果であると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Protocol for cortical-wide field-of-view two-photon imaging with quick neonatal adeno-associated virus injection2021

    • Author(s)
      Oomoto Ikumi、Uwamori Hiroyuki、Matsubara Chie、Odagawa Maya、Kobayashi Midori、Kobayashi Kenta、Ota Keisuke、Murayama Masanori
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 2 Issue: 4 Pages: 101007-101007

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.101007

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 広視野2光子顕微鏡の高機能化及びハブニューロンが知覚に果たす役割の探索を目指して2022

    • Author(s)
      上森寛元
    • Organizer
      ハブ決定剛軟因子領域会議
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-09-03   Modified: 2023-01-30  

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