| 研究領域 | 大規模計測・シミュレーションによる脳の全体性の理解 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05135
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
平 理一郎 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (80712299)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円)
2023年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2022年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2021年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
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| キーワード | 全体性 / 大規模データ / 大規模計測 / 2光子顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、大脳皮質・基底核・小脳・視床における高次機能を司る領域をターゲットとし、同時かつ多重に神経活動を計測し、高次領野間の連携機構を精査することで、脳の「全体性」の実体を解明する。そのために、世界最大視野の２光子顕微鏡を用いた10万細胞同時カルシウムイメージングを中心に、スキャン光遺伝学刺激、多点ファイバーフォトメトリ―法、高密度電極Neuropixelsを齧歯類の脳に対して合理的に併用し、様々な認知行動課題中の神経活動を多領域から大規模かつ慢性的に計測する。得られた大規模データを大規模シミュレーションの拘束条件とすることで、脳全体のダイナミクスを再現することを試みる。
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| 研究実績の概要 |
本年度はまずNeuropixelを用いた小脳・基底核・上丘の記録中に大脳皮質の多くの領野をハイスループットに刺激していく実験系によって得られたデータ解析を最終形までもっていくことができた。さらにこの大脳皮質・基底核・小脳回路に対応するメゾスケールコネクトームデータをもとにした詳細なスパイキングニューラルネットワークをシミュレーションすることで、電気生理学的に得られたデータがコネクトームデータから説明できることを証明した。さらに大脳皮質を反響型神経回路網で近似し、基底核と小脳の回路を単純な線形フィルタで近似することで動物脳のモデルを作成することにも成功し、このモデルが実際の動物と同じようにオペラント課題を遂行することができることを示した。広視野2光子顕微鏡を用いた実験では、新規の姿勢制御プラットフォームを作り、これの上でに大規模2光子カルシウムイメージングを行う事に成功した。さらに姿勢情報のインバースキネマティクスにより筋骨格モデルを動かすことにまで成功した。このように電気生理、２光子カルシウムイメージング、脳身体のシミュレーションを融合させる研究が加速度的に達成された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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