| 研究課題/領域番号 |
20H03336
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46010:神経科学一般関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
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| キーワード | シナプス / 大脳視覚野 / ２光子カルシウムイメージング / シナプス入力マップ / 視覚情報処理 / 情報統合 / 神経演算 / 生体イメージング / マウス / 一次視覚野 / 単一ニューロン / ２光子イメージング / 入出力変換 / 単一ニューロンの情報処理 / 2光子カルシウムイメージング / スパイン / 興奮性ニューロン / シナプス入力機能マップ / 入力ー出力変換 / 非線形統合 / シナプス入力 / 2光子イメージング / 抑制性ニューロン / 単一細胞の情報処理 / 樹状突起演算 / 視覚野 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
神経回路における脳の機能単位はニューロンで、ニューロンは多数の神経突起をもち，それらが複雑にからみあい情報交換することで、感覚、運動、情動などさまざまな脳の機能を可能にする．ニューロンは他のニューロンからシナプス入力を受け取り統合し、神経発火することで神経信号を次の細胞に伝達している。しかしながら、神経発火の為にニューロンが行う神経演算については未知の点が多い。本研究課題では、ニューロン上の機能的シナプス配線を詳細に解析することで、単一ニューロン上での神経発火に至る情報処理メカニズムを明らかにする。神経回路の個別の単位素子の演算様式を理解することは、神経回路全体の演算の理解に重要な意義を持つ。
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| 研究成果の概要 |
脳の基本単位はニューロンで、その役割はシナプス入力を選択的に統合し出力を伝達することです。しかしながら、何千もの入力から出力を決めるメカニズムは未解明でした。本研究では、このメカニズムを明らかにするために、まずスパイン活動の正確な記録を行う新規方法を開発しました。次にこの方法を使って、視覚刺激によって起こるスパイン活動をカルシウムセンサーにより記録しました。１個のニューロンから多数のスパイン活動を計測し、スパイン機能マップの作成に成功しました。このマップの解析から、細胞体活動と一致した反応を示すスパインの数が最も多く、またこれらが特定の樹状突起セグメントに集中していることを明らかにしました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
私たちは外界の情報の約９割を視覚から得ています。視覚情報は目の網膜で受容されたのち、視床という中経路を通り大脳視覚野へ送られます。この時網膜で視覚情報は一旦様々な要素（視野の中の位置、形を構成する線、物体の色、物体の動きなど）に分解され、大脳へ送られ再抽出されることで外界が認識されます。本研究では、視床から大脳視覚野へ送られる情報の性質や大脳視覚野で要素の情報が抽出される仕組みを、最新の２光子カルシウムイメージングという方法を用いて、生体イメージングすることで明らかにしました。これらの研究成果により、私たちがどのようにして物体の形を認識しているかというプロセスの理解に近づくことが出来ました。
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