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連合学習を可能とする大脳皮質神経回路基盤の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H05927
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 基盤・社会脳科学
研究機関名古屋大学

研究代表者

山下 貴之  名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (40466321)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2016年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
キーワード大脳皮質 / バレル / 投射ニューロン / 電気生理学 / 体性感覚野 / in vivo / マウス / 投射細胞 / 学習 / 神経回路 / 報酬 / 連合学習 / パッチクランプ / 脳・神経 / 神経科学 / 生理学 / 行動学
研究成果の概要

動物がいかにして特定の感覚刺激と報酬とを関連付けるかは未だ不明である。本研究では、感覚情報の初期分岐点である大脳皮質一次感覚野において情報分別する役目を果たす皮質-皮質間長距離投射細胞に着目し、その解剖・生理学的性質を調べた。その結果、(1)連合学習に伴い、第2/3層の投射細胞が報酬に関連した感覚刺激に対する応答性を投射部位依存的に双方向に変化させるということや、(2)背側投射経路と腹側投射経路の投射部位がかなりの部分でオーバーラップしていることが明らかになった。さらには、(3)第5層では第2/3層とは異なる計算原理で洞毛運動時の活動パターンが形成されている可能性を示唆する結果も得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マウス大脳皮質一次体性感覚野をモデルとした本研究により、大脳皮質一次感覚野の第2/3層より皮質内に投射する長距離投射細胞の解剖・生理学的性質の主要部分が明らかになった。本成果は、投射部位の異なる長距離投射細胞は機能的に異なる役割を持つという概念の形成に大きく貢献した。また、本研究の結果から第5層では第2/3層とは異なる計算原理で洞毛運動時の活動パターンが形成されている可能性が示唆され、今後のさらなる研究の発展が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 4件、 招待講演 14件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学ローザンヌ校(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ジョージア工科大学/エモリー大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学ローザンヌ校(スイス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Large Timescale Interrogation of Neuronal Function by Fiberless Optogenetics Using Lanthanide Micro-particles2019

    • 著者名/発表者名
      Toh Miyazaki, Srikanta Chowdhury, Takayuki Yamashita, Takanori Matsubara, Hiromu Yawo, Hideya Yuasa and Akihiro Yamanaka
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 26 号: 4 ページ: 1033-1043

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.01.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diverse Long-Range Axonal Projections of Excitatory Layer 2/3 Neurons in Mouse Barrel Cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Takayuki、Vavladeli Angeliki、Pala Aurelie、Galan Katia、Crochet Sylvain、Petersen Sara S. A.、Petersen Carl C. H.
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 12 ページ: 33-33

    • DOI

      10.3389/fnana.2018.00033

    • 関連する報告書
      2018 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] Lateral hypothalamic circuits for sleep-wake control.2017

    • 著者名/発表者名
      Yamashita T, *Yamanaka A.
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 44 ページ: 94-100

    • DOI

      10.1016/j.conb.2017.03.020

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensation during active behaviors2017

    • 著者名/発表者名
      Laura Busse、Jessica A. Cardin、M. Eugenia Chiappe 、Michael M. Halassa、Matthew J. McGinley、Takayuki Yamashita、Aman B. Saleem
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 37 号: 45 ページ: 10826-10834

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1828-17.2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 触覚の腹側系と背側系2017

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 35 ページ: 166-168

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Target-specific membrane potential dynamics of neocortical projection neurons during goal-directed behavior.2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita, Carl C.H. Petersen
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 5

    • DOI

      10.7554/elife.15798

    • 関連する報告書
      2016 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] オレキシン受容体の生理的および薬理的機能2016

    • 著者名/発表者名
      山下貴之、山中章弘
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 34 ページ: 612-613

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 神経回路機能の遠隔操作法の現在と未来2019

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      第2回 これからの神経回路研究の会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remote control of neuronal function using X-ray2019

    • 著者名/発表者名
      Takanori Matsubara, Shin-ichiro Horigane, Shuhei Ueda, Sayaka Takemoto-Kimura, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida, Akihiro Yamanaka, Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      9th FAOPS congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脳神経機能の計測・操作法の現在と未来2019

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      秋田大学大学院生理学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remote control of neuronal function using inorganic phosphor absorbing electromagnetic waves2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      CSH-Asia Conference: Latest Advances in Development & Function of Neuronal Circuits
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Remote control of neuronal function using X-ray-induced scintillation2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒゲにまつわるエトセトラ: マウス洞毛の感覚と運動から探る脳機能2018

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所高次脳機能学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remote control of deep brain function using scintillation2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      遺伝研研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Projection-specific signaling in mouse sensorimotor cortex during active behaviors2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線を用いた新規光遺伝学の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松原崇紀、堀金慎一郎、上田修平、竹本-木村さやか、河口範明、柳田健之、山中章弘、山下貴之
    • 学会等名
      次世代脳:冬のシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マウス洞毛の感覚と運動から脳機能を探る2018

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      第1 回 これからの神経回路研究の会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Anatomy and physiology of layer 2/3 projection neurons in mouse barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Whisker movement as a possible index of internal states of mice2018

    • 著者名/発表者名
      水谷 晃大、山中 章弘、山下 貴之
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Projection-specific regulation of large-scale sensorimotor signaling in the neocortex2017

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      5th CiNet Monthly Seminar
    • 発表場所
      吹田
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動物行動の神経基盤解明に向けた重要神経経路の探索と新規技術開発2017

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      名古屋大学環研カンファレンス
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-02-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳内情報の流れを支配する長距離投射ニューロンの機能2017

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      第二回・名古屋大学医薬系3部局交流シンポジウム/名古屋大学環境医学研究所・群馬大学生体調節研究所合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Projection-specific sensorimotor signaling in mouse cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      EPFL Synapse and Circuit Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Whisking-related activity of cortico-cortical projection neurons in layer 5 of mouse barrel cortex2017

    • 著者名/発表者名
      松原 崇紀、山中 章弘、山下 貴之
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 連合学習課題の習得に伴うマウス大脳皮質一次感覚野の変化2017

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      平成29年度生理学研究所研究会「記憶・学習の統合的理解に向けたアプローチ」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電磁波を利用した新しい光操作法の実現可能性2017

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Projection-specific signals of somatosensation in mouse barrel cortex during active behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamashita
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 投射ニューロンに着目した大脳皮質神経回路研究の最前線2017

    • 著者名/発表者名
      山下 貴之
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 快楽が欲求を生み出す脳内機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      山下貴之
    • 学会等名
      ひと・健康・未来研究財団 2016年度・第14回助成研究発表会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外光を利用した低侵襲的神経活動操作法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      山下貴之、湯浅英哉、八尾寛、山中章弘
    • 学会等名
      第6回生理学研究所・名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-09-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Low-invasive optogenetical stimulation of neurons using near infra-red light2016

    • 著者名/発表者名
      Yamashita T., Yuasa H., Yawo H., and Yamanaka A.
    • 学会等名
      第39回日本神経科学学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 学習に伴って変化する新たな脳内情報経路を発見

    • URL

      https://media.wix.com/ugd/be64f0_148221f22b1a49829256a9e5896044e0.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-23  

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