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認知・運動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御

計画研究

研究領域脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
研究課題/領域番号 17H06313
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関山梨大学

研究代表者

喜多村 和郎  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
山崎 美和子  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (10431305)
HOANG・THIEN HUU  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (50772307)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
151,320千円 (直接経費: 116,400千円、間接経費: 34,920千円)
2021年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
2020年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
2019年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
2018年度: 33,410千円 (直接経費: 25,700千円、間接経費: 7,710千円)
2017年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円)
キーワード神経科学 / 大脳小脳 / 運動 / 学習 / 2光子イメージング / 2光子イメージング / 高次機能
研究成果の概要

大脳と小脳は、様々な神経核を介して連携してはたらくことで、運動制御や運動学習を実現している。また、大脳-小脳連関は高次機能にも重要な働きをしている。これらの神経回路メカニズムを明らかにするため、認知運動課題を実行中のマウスにおいて2光子イメージングを用いた神経活動観察を行い、感覚や運動、報酬に関わる情報表現を明らかにした。また、これまでにない精度で神経活動を計測できるカルシウムセンサーやデータ解析法の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

小脳は運動に関わる脳領域として長年研究が進められてきたが、その詳細な神経回路メカニズムについては未だ不明な点が多い。さらに、最近では報酬や判断など運動とは直接関係ない情報が小脳にも伝えられていることが明らかとなって注目を集めている。本研究では、これらの情報表現がどのようなものかを認知運動課題を実行中のマウスにおいて明らかにした。素早く正確な運動や判断を実現するための脳メカニズムとその獲得原理の解明に貢献する。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 22件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in vivo2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Masayuki, Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Kobari Shigetaka, Yokoyama Tatsushi, Horigane Shin-ichiro, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Kano Masanobu, Kitamura Kazuo, Fujii Hajime, Bito Haruhiko
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 号: 2 ページ: 100168-100168

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100168

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A database and deep learning toolbox for noise-optimized, generalized spike inference from calcium imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Rupprecht Peter, Carta Stefano, Hoffmann Adrian, Echizen Mayumi, Blot Antonin, Kwan Alex C., Dan Yang, Hofer Sonja B., Kitamura Kazuo, Helmchen Fritjof, Friedrich Rainer W.
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 24 号: 9 ページ: 1324-1337

    • DOI

      10.1038/s41593-021-00895-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved hyperacuity estimation of spike timing from calcium imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Hoang Huu、Sato Masa-aki、Shinomoto Shigeru、Tsutsumi Shinichiro、Hashizume Miki、Ishikawa Tomoe、Kano Masanobu、Ikegaya Yuji、Kitamura Kazuo、Kawato Mitsuo、Toyama Keisuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 17844-17844

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74672-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activation of the reward system ameliorates passive cutaneous anaphylactic reaction in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Shotaro、Manita Satoshi、Yu Guannan、Ishimaru Kayoko、Kono Koji、Kitamura Kazuo、Nakao Atsuhito
    • 雑誌名

      Allergy

      巻: 75 号: 12 ページ: 3275-3279

    • DOI

      10.1111/all.14442

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modular organization of cerebellar climbing fiber inputs during goal-directed behavior2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi S, Hidaka N, Isomura Y, Matsuzaki M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K.
    • 雑誌名

      Elife.

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.47021

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] mGluR1 in cerebellar Purkinje cells is essential for the formation but not expression of associative eyeblink memory2019

    • 著者名/発表者名
      Nakao Harumi、Kishimoto Yasushi、Hashimoto Kouichi、Kitamura Kazuo、Yamasaki Miwako、Nakao Kazuki、Watanabe Masahiko、Kano Masanobu、Kirino Yutaka、Aiba Atsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 7353-7353

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43744-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rational Engineering of XCaMPs, a Multicolor GECI Suite for In Vivo Imaging of Complex Brain Circuit Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane S-i, Sakamoto M, Kawakami R, Yamaguchi K, Otomo K, Yokoyama H, Kim R, Yokoyama T, Takemoto-Kimura S, Abe M, Okamura M, Kondo Y, Quirin S, Ramakrishnan C, Imamura T, Sakimura K, Nemoto T, Kano M, Fujii H, Deisseroth K, Kitamura K, Bito H.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 177 号: 5 ページ: 1346

    • DOI

      10.1016/j.cell.2019.04.007

    • URL

      https://localhost/en/publications/a48843c1-543d-4414-a93c-3cab0e1df627

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal barrel cortex layer 4 transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, H., Ikezoe, K., Nakazawa, S., Sato, T., Kitamura, K., Iwasato, T.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 22 号: 1 ページ: 123-135

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.12.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maturation of Cerebellar Purkinje Cell Population Activity during Postnatal Refinement of Climbing Fiber Network2017

    • 著者名/発表者名
      Good JM, Mahoney M, Miyazaki T, Tanaka KF, Sakimura K, Watanabe M, Kitamura K, Kano M.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 21 号: 8 ページ: 2066

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.10.101

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Neural substrates for deciding timing of self-initiated locomotion2022

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Murakami, Fanny Cazettes, Zachary F. Mainen, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronicity changes of complex spike activities in cerebellar Purkinje cells during auditory go/no-go task learning studied by hyperacuity two-photon recordings2021

    • 著者名/発表者名
      Huu Thien Hoang, Shinichiro Tsutsumi, Kazuo Kitamura, Mitsuo Kawato, Keisuke Toyama
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel reaching and grasping task for head-fixed mice with an automated agar cube dispenser2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Encoding model analysis of complex spikes of Purkinje cells in mice cerebellum during a voluntary lever-pull task2021

    • 著者名/発表者名
      Koji Ikezoe, Naoki Hidaka, Satoshi Manita, Masayoshi Murakami, Shinichiro Tsutsumi, Yoshikazu Isomura, Masanobu Kano, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1.Calibrated spike inference from calcium imaging data: generalization across datasets, imaging rates and noise levels2020

    • 著者名/発表者名
      Rupprecht P, Carta S, Echizen M, Hoffmann A, Kitamura K, Friedrich RW, Helmchen F
    • 学会等名
      FENS virtual forum
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1.Cerebellar climbing fiber signals represent voluntary forelimb lever-pull trajectories.2019

    • 著者名/発表者名
      Hidaka N, Ikezoe K, Tsutsumi S, Isomura Y, Kano M, Kitamura K
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2.Rational engineering of XCaMPs, a multicolor GECI suite for in vivo imaging of complex brain circuit dynamics.2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue M, Takeuchi A, Manita S, (12名省略), Kitamura K, Bito H
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3.Neuronal representation for speed and acceleration of walking in mouse cerebellar cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe K, Kitamura K
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional connectivity between the neocortex and the cerebellum.2019

    • 著者名/発表者名
      Kitamura K
    • 学会等名
      IBRO2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of multiple cerebellar mossy fiber activities by calcium imaging in mouse.2019

    • 著者名/発表者名
      Manita S, Ikezoe K, Sato M, Ohkura M, Nakai J, Hayashi Y, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural substrates of action timing decisions.2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami M, Cazettes F, Mainen ZF, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal tuning to speed and acceleration of locomotion in mouse cerebellar cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe K, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal somatosensory cortex transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno H, Ikezoe K, Nakazawa S, Sato T, Kitamura K, Iwasato T.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of micturition by manipulation of the activity of the anterior cingulate cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Shimura H, Imai Y, Ihara T, Kira S, Nakagomi H, Sawada N, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activity of cerebellar climbing fibers represents forelimb movements during voluntary lever-pull task in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Hidaka N, Tsutsumi S, Ikezoe K, Isomura Y, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organization of the functional inputs from the sensorimotor cortex to the cerebellum revealed by transcranial optogenetic mapping.2018

    • 著者名/発表者名
      Choo M, Hira R, Matsuzaki M, Ikezoe K, Augustine GJ, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of micturition by the activity of the anterior cingulate cortex in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳の運動機能と非運動機能:マウスを用いた研究.2018

    • 著者名/発表者名
      喜多村和郎
    • 学会等名
      第9回小脳研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A novel method for assessment of reaching and grasping movements in head-fixed mice2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      第94回日本生理学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 随意運動における小脳登上線維シグナルの2光子イメージング解析2017

    • 著者名/発表者名
      日高直樹,堤新一郎, 池添貢司, 礒村宣和, 狩野方伸, 喜多村和郎
    • 学会等名
      第64回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Functions of cerebellar modules during goal-directed behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kitamura, Shinichiro Tsutsumi, Naoki Hidaka, Yoshikazu Isomura, Masanori Matsuzaki, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maturation of cerebellar climbing fiber and Purkinje cell population activities during postnatal development2017

    • 著者名/発表者名
      Michael Mahoney, Jean-Marc Good, Taisuke Miyazaki, Kenji F Tanaka, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Barrel-confined patchwork activity of the somatosensory layer 4 neurons in neonates2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno, Koji Ikezoe, Takuya Sato, Kazuo Kitamura, Takuji Iwasato
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of a method to observe cerebellar activities during reaching and grasping in mice2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Taiyo Kawaguchi, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-photon imaging of cerebellar climbing fiber signals during a voluntary movement2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Hidaka, Shinichiro Tsutsumi, Koji Ikezoe, Yoshikazu Isomura, Masanobu Kano, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳モジュールの機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      喜多村和郎
    • 学会等名
      次世代脳冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2光子イメージングによる随意運動中のマウスの小脳登上線維シグナル解析2017

    • 著者名/発表者名
      日高直樹,堤新一郎, 池添貢司, 礒村宣和, 狩野方伸, 喜多村和郎
    • 学会等名
      次世代脳冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Two-photon imaging of cerebellar activity in vivo2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Two-photon functional imaging in the living brain: Theory and Practice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-07-04   更新日: 2023-01-30  

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