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随意運動における小脳機能モジュールの作動原理

研究課題

研究課題/領域番号 17H03543
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関山梨大学

研究代表者

喜多村 和郎  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード運動制御 / 運動学習 / 2光子イメージング / 2光子イメージング / 登上線維 / 苔状線維 / 薬理遺伝学 / 光遺伝学
研究成果の概要

小脳皮質の特徴的なモジュール構造の生理的意義を明らかにするために、小脳ゾーンを可視化できるマウスにおいて2光子カルシウムイメージングを行った。目標志向行動であるGo/No-go課題を実行中のマウス小脳における登上線維活動を観察したところ、運動の準備や開始、速度など運動情報に加えて、Go/No-goシグナルや報酬など非運動情報も同時に入力していることを明らかにした。また、苔状線維にカルシウムプローブを発現するマウスを用いて、運動中のマウス小脳で運動に同期した苔状線維活動を可視化することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳において最も数多くの神経細胞が存在する小脳は、動物の多様な行動の発現や適応に重要な役割を果たすと考えられている。これまで、小脳の運動制御や運動学習のメカニズムは、単純な反射運動や眼球運動をモデルとして研究されてきたが、外部の環境に応じた判断をして適切な行動を行い報酬を得るといった複雑な行動における小脳の役割についてはよくわかっていない。本研究によって、行動に関する様々な情報が各モジュールで並列に処理されていることを示した。この結果は、これまで主に運動機能に着目して研究が進められてきた小脳が、非運動機能に関わる情報も同時に処理し、高度な行動の発現に貢献していることを示している。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 17件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Modular organization of cerebellar climbing fiber inputs during goal-directed behavior2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi S, Hidaka N, Isomura Y, Matsuzaki M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K.
    • 雑誌名

      Elife.

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.47021

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] mGluR1 in cerebellar Purkinje cells is essential for the formation but not expression of associative eyeblink memory2019

    • 著者名/発表者名
      Nakao Harumi、Kishimoto Yasushi、Hashimoto Kouichi、Kitamura Kazuo、Yamasaki Miwako、Nakao Kazuki、Watanabe Masahiko、Kano Masanobu、Kirino Yutaka、Aiba Atsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 7353-7353

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43744-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rational Engineering of XCaMPs, a Multicolor GECI Suite for In Vivo Imaging of Complex Brain Circuit Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane S-i, Sakamoto M, Kawakami R, Yamaguchi K, Otomo K, Yokoyama H, Kim R, Yokoyama T, Takemoto-Kimura S, Abe M, Okamura M, Kondo Y, Quirin S, Ramakrishnan C, Imamura T, Sakimura K, Nemoto T, Kano M, Fujii H, Deisseroth K, Kitamura K, Bito H.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 177 号: 5 ページ: 1346

    • DOI

      10.1016/j.cell.2019.04.007

    • URL

      https://localhost/en/publications/a48843c1-543d-4414-a93c-3cab0e1df627

    • 関連する報告書
      2019 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] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal barrel cortex layer 4 transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, H., Ikezoe, K., Nakazawa, S., Sato, T., Kitamura, K., Iwasato, T.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 22 号: 1 ページ: 123-135

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.12.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maturation of Cerebellar Purkinje Cell Population Activity during Postnatal Refinement of Climbing Fiber Network2017

    • 著者名/発表者名
      Good JM, Mahoney M, Miyazaki T, Tanaka KF, Sakimura K, Watanabe M, Kitamura K, Kano M.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 21 号: 8 ページ: 2066

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.10.101

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Cerebellar climbing fiber signals represent voluntary forelimb lever-pull trajectories.2019

    • 著者名/発表者名
      Hidaka N, Ikezoe K, Tsutsumi S, Isomura Y, Kano M, Kitamura K
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rational engineering of XCaMPs, a multicolor GECI suite for in vivo imaging of complex brain circuit dynamics.2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue M, Takeuchi A, Manita S, (12名省略), Kitamura K, Bito H
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal representation for speed and acceleration of walking in mouse cerebellar cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe K, Kitamura K
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional connectivity between the neocortex and the cerebellum.2019

    • 著者名/発表者名
      Kitamura K
    • 学会等名
      IBRO2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳の運動機能と非運動機能:マウスを用いた研究.2019

    • 著者名/発表者名
      喜多村和郎
    • 学会等名
      第9回小脳研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of multiple cerebellar mossy fiber activities by calcium imaging in mouse.2019

    • 著者名/発表者名
      Manita S, Ikezoe K, Sato M, Ohkura M, Nakai J, Hayashi Y, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural substrates of action timing decisions.2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami M, Cazettes F, Mainen ZF, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal tuning to speed and acceleration of locomotion in mouse cerebellar cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe K, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal somatosensory cortex transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno H, Ikezoe K, Nakazawa S, Sato T, Kitamura K, Iwasato T.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of micturition by manipulation of the activity of the anterior cingulate cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Shimura H, Imai Y, Ihara T, Kira S, Nakagomi H, Sawada N, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activity of cerebellar climbing fibers represents forelimb movements during voluntary lever-pull task in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Hidaka N, Tsutsumi S, Ikezoe K, Isomura Y, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organization of the functional inputs from the sensorimotor cortex to the cerebellum revealed by transcranial optogenetic mapping.2018

    • 著者名/発表者名
      Choo M, Hira R, Matsuzaki M, Ikezoe K, Augustine GJ, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of micturition by the activity of the anterior cingulate cortex in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel method for assessment of reaching and grasping movements in head-fixed mice2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      第94回日本生理学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 随意運動における小脳登上線維シグナルの2光子イメージング解析2017

    • 著者名/発表者名
      日高直樹,堤新一郎, 池添貢司, 礒村宣和, 狩野方伸, 喜多村和郎
    • 学会等名
      第64回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Functions of cerebellar modules during goal-directed behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kitamura, Shinichiro Tsutsumi, Naoki Hidaka, Yoshikazu Isomura, Masanori Matsuzaki, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maturation of cerebellar climbing fiber and Purkinje cell population activities during postnatal development2017

    • 著者名/発表者名
      Michael Mahoney, Jean-Marc Good, Taisuke Miyazaki, Kenji F Tanaka, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Barrel-confined patchwork activity of the somatosensory layer 4 neurons in neonates2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno, Koji Ikezoe, Takuya Sato, Kazuo Kitamura, Takuji Iwasato
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of a method to observe cerebellar activities during reaching and grasping in mice2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Taiyo Kawaguchi, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-photon imaging of cerebellar climbing fiber signals during a voluntary movement2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Hidaka, Shinichiro Tsutsumi, Koji Ikezoe, Yoshikazu Isomura, Masanobu Kano, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Neuroscience2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳モジュールの機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      喜多村和郎
    • 学会等名
      次世代脳冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2光子イメージングによる随意運動中のマウスの小脳登上線維シグナル解析2017

    • 著者名/発表者名
      日高直樹,堤新一郎, 池添貢司, 礒村宣和, 狩野方伸, 喜多村和郎
    • 学会等名
      次世代脳冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Two-photon imaging of cerebellar activity in vivo2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      Two-photon functional imaging in the living brain: Theory and Practice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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