| 研究領域 | 行動変容を創発する脳ダイナミクスの解読と操作が拓く多元生物学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05157
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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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 | 名古屋市立大学 (2026)
京都大学 (2022-2025) |
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研究代表者 |
井上 謙一 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (90455395)
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| 研究分担者 |
松本 惇平 富山大学, 学術研究部医学系, 准教授 (00635287)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2026年度)
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| 配分額 *注記 |
92,950千円 (直接経費: 71,500千円、間接経費: 21,450千円)
2026年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2025年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2024年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2023年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2022年度: 30,030千円 (直接経費: 23,100千円、間接経費: 6,930千円)
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| キーワード | 霊長類 / ウイルスベクター / トレーシング / 行動解析 / 社会行動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、多重蛍光トレーシング法や、脳活動操作法・全脳的遺伝子導入法などのネットワーク解析法とマルチモーダル行動解析法を駆使し、霊長類における行動変容、特に社会行動変容に関わる神経ネットワーク回路構造とその機能を解明することを目的とする。具体的には、双方向性多重蛍光トレーシングとAIや空間統計を利用した解析により、霊長類を中心に、大脳皮質と皮質下領域や小脳を巡る広域ネットワーク構造について、その回路構築様式を明らかにする。また、AIを利用して自然行動から社会行動変容を検出・評価する行動解析システムを開発し、ネットワーク状態変化と社会行動変容との関係性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、多重蛍光トレーシング法や、脳活動操作法・全脳的遺伝子導入法などのネットワーク解析法とマルチモーダル行動解析法を駆使し、霊長類における行動変容、特に社会行動変容に関わる神経ネットワーク回路構造とその機能を解明することを目的とする。
行動変容を実現する広域ネットワーク構造解析では、昨年度までに確立した、２つの皮質からの線条体への出力と線条体からの入力様式を同時に標識でき、大脳皮質－大脳基底核ループ間の情報統合様式を解析できる双方向越シナプストレーシング法を確立し、前部帯状回に同法を適用した。
マルチモーダル行動解析法による社会行動変容の神経メカニズム解析では、マーモセットに加え、マカクザルにおいても8台同期カメラによる複数頭の3Dモーションキャプチャを高精度で行なうアルゴリズムを確立し、同システムを利用して社会行動の自動抽出が狩野であることを示した論文が受理された。また、同法に音声解析を加える試みや同法のげっ歯類への応用にも着した。さらに、同法を利用したマカクサル統合失調症モデルやおよびマーモセット自閉症モデルの社会行動解析を進めている。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請書の研究の目的および実施計画欄に記載した計画がおおむね順調に進展している。行動変容を実現する広域ネットワーク構造解析においては、ループ回路の情報処理様式の解析に有用な方向性多重蛍光トレーシングを確立することができ、前頭様皮質―大脳基底核ループの解析に適用してサンプルを作成し、解析を実行中である。また、マーモセットに引き続き、マカクサルにおいても8台同期カメラによる複数頭の3Dモーションキャプチャを高精度で行なうアルゴリズム確立し、同システムにより社会行動の自動抽出が可能であることを示した論文が受理された。また、同行動解析システムのマルチモーダル化や疾患モデル解析への応用も順調に進展しているほか、げっ歯類への適用も開始した。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究はおおむね順調に進展していると考えられるため、今後も当初予定に従って研究を進める。行動変容を実現する広域ネットワーク構造解析では、前年度までに確立した双方向性多重蛍光トレーシング法を利用して、主に前部帯状回を対象に多重蛍光トレーシングを適用する。AIを利用したニューロンラベルの自動検出法や、空間統計を用いたラベルパターン分析を利用し、大脳基底核各領域のラベルニューロンの分布、および多重ラベルされたニューロンの分布の解析を進める。同時に、注入皮質領野からの順行性軸索ラベルの分布を解析することで、入出力の局在関係を明らかにし、注入皮質を巡る大脳基底核―大脳皮質ループ回路における情報統合パターンを解明する。また、前年度までに開発した低毒性型G遺伝子欠損型狂犬病ウイルスベクターを利用し、特定ニューロン種へ投射を送るニューロン群選択的な活動計測法を、線条体直接路ニューロンに投射する皮質ニューロンを対象として確立する。さらに、狂犬病ウイルスベクターを利用した皮質の局所回路の結合パターンを網羅的に解析する手法の開発を進める。
マルチモーダル行動解析法による社会行動変容の神経メカニズム解析では、前年度までに開発した自由行動下のサルの動作・視線などを高精度で推定するマルチモーダル行動解析法に加えて、より汎用性のある単一ケージでの動作・視線推定システムも確立する。また、前年度に引き続きモーション撮像系にマルチ音声計測系を組み合わせた、複数頭の自然行動のマルチモーダル計測系の開発を、げっ歯類および霊長類で進める。。上記と並行して、精神疾患サルモデルや活動操作サルモデルにおける自然行動および社会行動変容を開発したシステムで解析し、これらのモデル動物の社会行動異常を明らかにする。
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