| 研究領域 | 脳神経マルチセルラバイオコンピューティング |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05165
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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(Ⅳ)
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| 研究機関 | 同志社大学 (2022-2023)
岡山大学 (2021) |
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研究代表者 |
松井 鉄平 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (10725948)
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| 研究分担者 |
根東 覚 東京大学, ニューロインテリジェンス国際研究機構, 特任准教授 (20301757)
桂林 秀太郎 福岡大学, 薬学部, 教授 (50435145)
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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: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
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: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
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| キーワード | 自発活動 / 視覚 / シナプス / fMRI / 脳活動イメージング / カルシウムイメージング / 機能的MRI / 大脳皮質 / 神経科学 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，脳を模した深層神経回路が画像認識などにおいて人と同等かそれを凌駕する性能を実現している．しかし，現在の深層神経回路はそのエネルギー効率や学習効率に大きな問題があり，生体脳における深層神経回路がこれらの性能を実現するメカニズムを明らかにすることが次世代の課題だと言える．本研究では，大規模公開データおよびマウス等でのシナプスレベル活動計測を通して，生体脳の異なるレイヤーでの情報の伝達および単一ユニット（＝神経細胞）による入力の統合のメカニズムを解析する．これによりマルチセルラ系の学習則の生物学的基盤を明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
松井および根東が中心となりマウスでの神経活動データ、特にシナプス入力のデータ取得と解析を実施した。松井は、向精神薬ケタミンを使用した際のマウスでの自発的神経活動の変化について、大脳皮質のほぼ全域で計測したデータを解析した。この結果、神経活動を反映するCa imagingと脳血流を反映する内因性信号とで向精神薬の効果に大きな違いがみられることが明らかとなった。以上の結果を論文として発表した（Li et al., BBRC, 2023）。根東は松井と協力し、松井の研究室でのin vivoイメージングの実験系の整備に貢献した。この実験系を用いて、自然画像に対する大脳皮質一次視覚野の視覚応答を記録した。関連して、特に画像処理に関して、生物規範的な神経回路と人工神経回路の相違点に着目した研究の調査を行い、総説論文を執筆した（Pham et al., Biology, 2023)。
松井は自発活動についてヒトfMRIでのデータ解析を進めるとともに、関連した研究についての総説を執筆した（松井等、統計数理、2023）。
また、桂林が中心となり、松井・根東と協力してオータプス系を用いた新規シナプス解析法を開発し、論文として発表した（Kitaoka et al., Frontiers in Neuroscience, 2024）。本解析手法を用いることで、神経細胞単体の自律的な活動調節がマルチセルラ・ネットワークの出力に及ぼす影響や関係した学習側について調べることが可能となる.
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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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