| 研究課題/領域番号 |
20K22678
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0704:神経科学、ブレインサイエンスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
平 理一郎 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (80712299)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | BMI / マルチ電極 / Optogenetics / ラット / 小脳 / 大脳基底核 / RNN / 意図 / ドーパミン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、意図的に学習を促進することができるか、またそれは脳神経回路の如何なる性質によるものなのかを問う。学習を促進する報酬信号と考えられている、中脳ドーパミン細胞の発火頻度をターゲットに、動物が意図的に制御可能かどうかをBMI(Brain Machine Interface)を用いて調べる。また、強化学習を自律的に行う様々なニューラルネットを作成し、それらが教師信号や報酬予測信号自体を自律的に強化できるかどうかを調べることで、実験結果が示唆する意図的制御の神経回路原理を解明する。
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| 研究成果の概要 |
カスタム作成のスキャン光学系により青色光を32x32のグリッドに5msecずつ10Hzで刺激する実験系を構築した。ChR2遺伝子導入ラットの大脳皮質の広い範囲を刺激しながら、Neuropixelsプローブを小脳や大脳基底核に挿入して神経活動を記録することで、大脳皮質のどの領域からどのようなパターンの入力が各領域の細胞に入るかをハイスループットで調べることに成功した。Neuropixelsプローブは384電極を同時記録できるが、そのうち指定した1つのチャンネルの記録をリアルタイムにモニターすることで単一神経細胞オペラント条件付けが可能となるシステムを構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、384電極同時記録により多数の神経細胞を同時に記録しながら、そのうちの一つの細胞の入力パターンを同定しつつ、さらにその神経細胞が意図的制御可能かどうかを調べることができるシステムを構築した。単一神経細胞オペラント条件付けを、系統的に行う事ができるため、どの細胞活動（どのような入力パーンを持った細胞活動）が意図的制御可能なのかを網羅的に調べることができると考えれる。ターゲットにする神経細胞を、学習に関わるもの、例えばドーパミン細胞や、プルキンエ細胞の複雑スパイクにすることで、学習を意図的に制御可能かという問題に答えることができる可能性がある。
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