| 研究課題/領域番号 |
22H00460
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分51: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 | 山梨大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
山崎 匡 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40392162)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)
2024年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2023年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
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| キーワード | 運動 / プルキンエ細胞 / ２光子イメージング / ニューラルネットワーク / 2光子イメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
柔軟かつ正確な行動発現とその獲得には、小脳のはたらきが不可欠である。小脳には、生理学的および解剖学的に同定される「ゾーン」と呼ばれる構造があり、その機能を知ることが行動発現の理解するために重要である。本研究では、認知運動課題遂行中のマウス小脳細胞活動を調べ、動物の行動に関する多種多様な情報が各ゾーンでどのように表現されているのかを明らかにする。さらに学習過程での変化を捉えることで、運動学習における小脳ゾーン構造の役割を明らかにする。これらにより、小脳の多様な機能を包括的に理解するための全く新しいモデルを確立する。
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| 研究実績の概要 |
レバー引き課題遂行に関わる登上線維シグナルを、2光子カルシウムイメージングにより取得し、登上線維からプルキンエ細胞への入力が、行動の何を表すのかを符号化モデルを用いて解析した。まず、レバー位置、レバー引き速度、レバー戻し速度、リッキング、報酬獲得の5つの行動パラメータを説明変数とした線形モデルにあてはめたところ、観測した90％以上のプルキンエ細胞において登上線維活動をうまく説明できることがわかった。それぞれの行動パラメータに対するあてはめ係数の違いにより、プルキンエ細胞を分類したところ、いくつかのクラスタに分けられることが明らかになった。それぞれのクラスタの特徴を調べたところ、全てのクラスタにおいてレバーの動きとリッキング運動に関する活動がみられ、そのうちの一部で運動に加えて報酬に関する活動があることがわかった。さらにこれらのクラスタの小脳皮質における空間分布を調べたところ、同じクラスタに属する細胞は空間的にも近接して存在しており、さらに、活動のノイズ相関を調べたところ同じクラスタに属する細胞同士の相関が有意に高かったことから、小脳皮質の機能単位であるマイクロゾーンに対応しているものと考えられた。これらの結果をまとめると、これまで我々が明らかにしてきた小脳ゾーンにおける多様な情報表現は、異なる情報を伝える登上線維が集団として多様な情報を表現しているのではなく、個々の登上線維のレベルですでに複数の異なる行動パラメータが表現されていることを意味する。実験で得られた登上線維活動を用いて大規模小脳回路シミュレーションを行ったところ、レバー軌跡を再現するような神経活動が得られていることから、登上線維活動により運動の調節や修正が行われていることを示唆する。また、レバー引き運動中の小脳ニューロンのスパイク記録を行うための実験系を構築した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
概ね計画通りに進展しているが、論文の査読と修正に時間がかかっており発表が遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
遅れている論文発表を優先して進めるが、レバー引き学習中の２光子イメージングとスパイク記録の実験を並行して当初の計画通りにすすめる。
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