多領域細胞神経活動から抽出された広域ダイナミクスによる探索行動の基盤解明
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20H03357
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
田中 康裕 玉川大学, 脳科学研究所, 准教授 (20533128)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 探索行動 / 細胞外記録 / 機械学習 / 多領域多細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、探索行動を行うラットの大脳皮質・線条体・小脳・視床・海馬・中脳などを始めとする主要な脳構造にわたりニューロピクセル電極を用いて記録し、機械学習によって多細胞神経活動の背後にあるダイナミクスを抽出する。それらのダイナミクス（以下、広域ダイナミクス）を行動と結び付け、行動の変化や個体差を広域ダイナミクスから説明する。安静下・麻酔下の動物を用いて技術開発を行い、次に仮想現実環境で探索行動を行う生体で広域ダイナミクスを明らかにし、探索行動の基盤を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の知性が様々な形で現れる探索行動を支える神経基盤を探ることを目的として、仮想現実環境下で探索行動を行うラットの多領域多細胞の神経活動を記録し、その背後にあるダイナミクスを抽出し、神経活動ダイナミクスと動物行動やその背景にある計算論的パラメーターとの関係性を明らかにしようとしている。今年度は設備の導入及び、安静化・麻酔下の動物を用いての技術開発を行った。ニューロピクセル電極により安静化・麻酔下のラットを用い、大脳皮質をはじめとする複数の脳領域から同時記録を行い、さらにそれらのユニットの単離を行う系を確立した。また、スパイク列の時系列を、リカレントネットワークを用いたオートエンコーダーによりモデル化する手法を立ち上げて、既に記録されている時系列に適用して行動との関連性において既存手法を上回る成績を出すことを明らかにした。また、仮想現実環境の構築にも着手しており、購入可能な部材を駆使して、フローティングボールのセットアップ及び、その上でのラット、電極、報酬装置の固定などを、本年度に導入した３Dプリンターなども利用しながら進めている。さらにフローティングボールの動きを背景の動きに変換するプログラムのセットアップをすでに始めている。さらに、今後ニューロピクセル電極により得られるデータが膨大となることが考えられることから、LTO7に対応した磁気テープの導入、RAID6によるHDD並列化などにより、データストレージ環境を充実させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ニューロピクセル電極による安静化・麻酔下での多領域活動記録計を確立したため。またリカレントネットワークによる解析手法を開発したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度既に着手した仮想現実環境を完成させ、実際に探索行動を行うラットから多領域同時記録を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
