| 研究課題/領域番号 |
23K20309
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| 補助金の研究課題番号 |
20H03357 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46030:神経機能学関連
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| 研究機関 | 玉川大学 |
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研究代表者 |
田中 康裕 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (20533128)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 多細胞記録 / 探索行動 / 細胞外記録 / 多領域多細胞 / ダイナミクス / 仮想現実 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、探索行動を行うラットの大脳皮質・線条体・小脳・視床・海馬・中脳などを始めとする主要な脳構造にわたりニューロピクセル電極を用いて記録し、機械学習によって多細胞神経活動の背後にあるダイナミクスを抽出する。それらのダイナミクス（以下、広域ダイナミクス）を行動と結び付け、行動の変化や個体差を広域ダイナミクスから説明する。安静下・麻酔下の動物を用いて技術開発を行い、次に仮想現実環境で探索行動を行う生体で広域ダイナミクスを明らかにし、探索行動の基盤を探る。
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| 研究実績の概要 |
動物の知性が様々な形で現れる探索行動を支える神経基盤を探ることを目的として、仮想現実環境下で探索行動を行うラットの多領域多細胞の神経活動を記録し、その背後にあるダイナミクスを抽出し、神経活動ダイナミクスと動物行動やその背景にある計算論的パラメーターとの関係性を明らかにしようとしている。研究実施計画に従い、頭部固定下で行動中の動物からの神経活動記録の開発を行った。また、仮想現実空間での探索課題の開発はほぼ完了し、行動の記録を行っている。仮想現実空間のセットアップとしては、多くの研究室で使われている浮き球を用いた系を開発してきたが、神経活動の記録と組み合わせる上で立体的な問題や電気的ノイズの問題など複数の問題が生じている。一方で、頭部固定下での行動課題では、ラットがアバターを操作して探索行動を行うことができる可能性が示唆された。そのため、神経活動記録が先行している頭部固定下の記録系をもとに、現在より操作性が高く、探索行動を行える実験セットの構築を始めている。細胞外記録はニューロピクセル電極とSpike GLXによって計測し、KilosortとPhyでユニットとして分離した。研究を開始した2019年からすると、この分野での進展は特にソフトウェアの面で急速に進んでいる。本研究ではSpikeGLXについても最新版を利用し、Kilosort2.5, 3（4については2024度に導入予定）およびPhyについても2.0を用いるなど、順調にアップデートを進めている。記録されたデータをNWB形式で保存する標準化も採用した。また、Neuropixels2.0についても、これを用いた記録を開始した。
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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
仮想現実空間での課題開発が進んでおり、新規電極（Neuropixels2.0）などを用いた記録も複数領域でおこなったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
仮想現実空間での探索課題の開発を行い、その間の記録を行う。記録された細胞活動のモデル化・解析を進める。
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