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意思決定課題遂行中の大脳基底核並列ループにおける脳情報動態

公募研究

研究領域脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
研究課題/領域番号 20H05073
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関玉川大学

研究代表者

田中 康裕  玉川大学, 脳科学研究所, 准教授 (20533128)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード大脳皮質 / 大脳基底核 / 脳情報動態 / 意思決定 / 細胞外記録
研究開始時の研究の概要

スムーズな認知や運動を実現する機構として、大脳基底核を含む複数の脳構造の情報の流れが一方向性で滑らかな動物の行動を生み出していると考えられる。しかし、実際に動物が行動課題を行っている最中にどのような情報がやり取りされているか、すなわち情報動態はいまだ明らかでない。本研究では、並列な大脳基底核ループの神経活動を同時に計測し、神経活動に含まれる情報を定量したうえで、ループ相互での情報の流れとして定量することで、大脳基底核ループにおける情報動態を明らかにする。

研究実績の概要

スムーズな認知や運動を実現する機構を理解する目的で、大脳基底核を含むループ構造における情報の流れを明らかにしようとしている。特に、複数のニューロピクセル電極による同時記録によって並列する複数の大脳基底核ループから神経活動を同時に記録することで一連の行動における大脳皮質―基底核の情報動態の全体像を明らかにしようとしている。
昨年度、頭部固定下のラットを用いて行動課題として、目の前のモニタに右と左にコントラストの異なる視覚刺激を提示し、コントラストの高い方の刺激がどちらかを判断し、左右どちらかのボタンを押すという行動課題を確立した。訓練後のラットでは最も判別しやすい刺激において、80%程度の成功率を示した。また、感覚刺激の区別しやすさによって成績がシグモイド状に変化する心理測定曲線を描くことができた。今年度はこの課題を実行中のラットから、ニューロピクセル電極による記録を進めた。2本のニューロピクセル電極から同時に記録し、大脳皮質運動野、帯状皮質、及び背内側線条体、背外側線条体の4か所からの記録を成功させた。この過程で、正確な刺入を成功させるために使用しているLong-Evansラットを用いたラットアトラスを作成し、研究所紀要に発表した。また、行動パラメーターとの対応付け、動物の行動を収めたビデオカメラ記録との同期も行った。生データからはkilosortとphyを用いてユニットを分離し、行動のデコーディングなどの解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] ラット前脳の脳定位アトラス2022

    • 著者名/発表者名
      杉本翔哉、石田順子、田中康裕
    • 雑誌名

      玉川大学脳科学研究所紀要

      巻: 15 ページ: 19-27

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activity-dependent organization of prefrontal hub-networks for associative learning and signal transformation2021

    • 著者名/発表者名
      Agetsuma Masakazu、Sato Issei、Tanaka Yasuhiro R、Carrillo-Reid Luis、Kasai Atsushi、Arai Yoshiyuki、Yoshitomo Miki、Inagaki Takashi、Hashimoto Hitoshi、Nabekura Junichi、Nagai Takeharu
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.08.31.458461

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Local Connections of Pyramidal Neurons to Parvalbumin-Producing Interneurons in Motor-Associated Cortical Areas of Mice2021

    • 著者名/発表者名
      Kuramoto Eriko、Tanaka Yasuhiro R.、Hioki Hiroyuki、Goto Tetsuya、Kaneko Takeshi
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1523/eneuro.0567-20.2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural dynamics and stability of corticocortical and thalamocortical axon terminals during motor learning2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Ryota、Ebina Teppei、Tanaka Yasuhiro R.、Kobayashi Kenta、Matsuzaki Masanori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 6 ページ: e0234930-e0234930

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0234930

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Iar: Long-Evans系統ラットの脳定位アトラスの作成2021

    • 著者名/発表者名
      杉本翔哉、石田順子、田中康裕
    • 学会等名
      第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 光と数理による恐怖記憶における前頭前野情報処理機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      揚妻 正和、佐藤 一誠、田中 康裕、笠井 敦、新井 由之、吉友 美樹、橋本 均、鍋倉 淳一、永井 健治
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 課題遂行中のサル第一次視覚野からの微小内視鏡カルシウムイメージング2021

    • 著者名/発表者名
      小口 峰樹、ショウ嘉森、吉岡 敏秀、田中 康裕、井上 謙一、髙田 昌彦、菊水 健史、野元 謙作、坂上 雅道
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生体脳に神経回路を創出するための技術開発2021

    • 著者名/発表者名
      正水 芳人、蝦名 鉄平、田中 康裕、根岸 みどり、尾上 弘晃、竹内 昌治、松崎 政紀
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ラットの大脳皮質細胞へのシナプス入力特性2021

    • 著者名/発表者名
      窪田 芳之、畑田 小百合、山口 登、モハメド アルサイド、田中 康裕、川口 泰雄
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 前頭皮質5層錐体細胞の皮質間投射多様性2021

    • 著者名/発表者名
      任 翔フン、植田 禎史、大塚 岳、田中 康裕、川口 泰雄
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 意思決定中の皮質-大脳基底核情報ダイナミクスの解明に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      杉本 翔哉、田中 康裕
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マウス前頭野における報酬関連活動の抽出:テンソル成分分析を用いた解析2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤卓也、田中康裕、近藤将史、松崎政紀
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 複数の活動周波数を持つリカレントネットワークによる神経細胞集団ダイナミクスのモデル化2020

    • 著者名/発表者名
      的場涼太、松崎政紀、田中康裕
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 運動学習過程における皮質間・視床皮質間投射軸索終末構造のダイナミクスと安定化2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川亮太、蝦名鉄平、田中康裕、小林憲太、松崎政紀
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 運動学習による一次運動野の入出力リモデリング2020

    • 著者名/発表者名
      田中康裕、正水芳人、田中康代、篠塚崇徳、松崎政紀
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回日本生理学会合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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