| 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 | 大規模計測 / 2光子カルシウムイメージング / 電気生理学 / ドーパミン / 全体性 / 大規模データ / 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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| 研究成果の概要 |
本研究では大脳皮質・大脳基底核・小脳・上丘の多重記録・制御の技術開発とともに、これを覚醒動物に適用することでシステム生理学を進めた。ファイバーフォトメトリを用いたドーパミン濃度の測定の実験系を樹立し線条体のドーパミン濃度を計測した。オペラント行動における報酬応答の線条体内局在を発見した。Neuropixels多点電極とカスタム制作の多点光刺激システムを組み合わせることで大脳皮質を刺激した時の基底核・小脳・上丘の計測を行った。これによって脳の広域ループ構造間の同期機構を解明した。Diesel2pメゾスコープを開発し、広視野2光子カルシウムイメージングを実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では神経伝達物質特異的な蛍光観察法、Neuropixels多点電極とDiesel2pメゾスコープによる脳深部構造と大脳皮質の多領野を含む大規模活動記録、光遺伝学による大脳皮質の多点刺激法の開発により、大脳皮質・大脳基底核・小脳・中脳を観察・制御下においた多重記録実験を構築し、脳の全体性原理の理解を進めることができた点で学術的意義がある。また、ドーパミンの基底核における役割はパーキンソン病などの病態解明に繋がらい、脳の広域ループ構造間の同期機構の解明は精神疾患の病態解明の新し視点を提供する意味で、社会的な意義がある。
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