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霊長類の行動タイミングを制御する脳領域間ネットワーク連関の光計測と制御

公募研究

研究領域時間生成学―時を生み出すこころの仕組み
研究課題/領域番号 21H00302
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
研究機関東京大学

研究代表者

蝦名 鉄平  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (30611206)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードカルシウムイメージング / コモンマーモセット / 運動野 / 光遺伝学 / マーモセット / 前肢運動課題
研究開始時の研究の概要

環境の情報を手掛かりに、その後の行動を決定するためには環境の変化を予測して、適切な行動を適当なタイミングで実行する必要がある。タイミングを計っている時には脳の様々な領域で活動がみられるが、環境からの入力がどのようにこれらの神経活動を誘発して、適切なタイミングで行動を起こす事ができるようになるのかについてはよくわかっていない。
本申請計画では、環境の情報をもとに行動タイミングを決定するための大脳皮質領域間の情報フローを2光子イメージングと光遺伝学による神経活動操作法を用いて実際に小型霊長類コモン・マーモセットのの大脳皮質で計測し、検証する事を目的とする。

研究実績の概要

環境の情報を手掛かりにして、その後の行動を決定するためには環境の変化を予測して、適切な行動を適当なタイミングで実行する必要がある。タイミングを計っている時には脳の様々な領域で活動がみられるが、環境からの入力がどのようにこれらの神経活動を誘発して、適切なタイミングで行動を起こす事ができるようになるのかについてはよくわかっていない。本研究では、環境情報を手掛かりに、適切な行動を、そのタイミングを調整しながら実行するために必要であると予想されている、脳領域間の情報フローをカルシウムイメージングと光遺伝学による神経活動操作法を用いて実際に霊長類の大脳皮質で計測し、検証する事を目的とする。
2022年度は遅延期間を含む前肢運動課題中のコモンマーモセット大脳皮質運動野を対象とした広域1光子カルシウムイメージングを実施し、過去、現在、未来の行動指標(前肢運動や視覚刺激等の情報)が前頭前野、運動野、感覚野のどの領域で表現されているかを解析するための方法論を確立した。解析の結果、霊長類の大脳皮質背側部において、過去、現在、将来の行動情報を独立に表現し得る領域の配置を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Optical deep-cortex exploration in behaving rhesus macaques2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki Masanori、Ebina Teppei
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4656-4656

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24988-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Reorganization of neuronal activity in the marmoset premotor and primary motor cortices during sensorimotor learning.2023

    • 著者名/発表者名
      Ebina, T., Sasagawa, A., Hong, D., Masamizu, Y., Terada, S.I., Uemura, M., Ohki, K., Watakabe, A., Kobayashi, K., Yamamori, T., and Matsuzaki, M.
    • 学会等名
      第12回 日本マーモセット研究会大会 オンライン 2023年2月
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 大規模イメージングや最先端計測技術は脳の理解にブレークスルーをもたらすのか?2022

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平
    • 学会等名
      第16回 Motor Control研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 神経回路を創出するための基盤技術開発2022

    • 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83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非ヒト霊長類大脳皮質神経活動の光計測と制御技術開発による脳システムの理解2022

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平
    • 学会等名
      第16回 Motor Control研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コモンマーモセットの大脳皮質を対象としたin vivo 2光子イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平
    • 学会等名
      サル脳新技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 霊長類の運動を制御する脳領域間ネットワークの光計測と制御2021

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平
    • 学会等名
      脳情報動態・時間生成学・超適応―若手研究者合同シンポジウム―
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マーモセットのための前肢運動課題の開発と運動野神経細胞活動の2光子イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会 (ランチョンセミナー)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウムイメージングによるマーモセット聴覚野からのミスマッチ陰性電位記録2021

    • 著者名/発表者名
      小原慶太郎、蝦名鉄平、正水芳人、寺田晋一郎、宇賀貴紀、小松三佐子、一戸紀孝、渡我部昭哉、水上浩明、山森哲雄、笠井清登、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] Signal causality analysis of marmoset wide-field calcium imaging.2021

    • 著者名/発表者名
      Yamane, Y., Ebina, T., Sasagawa, A., Terada, S., Uemura, M., Ohki, K., Matsuzaki, M., and Doya, K.
    • 学会等名
      The 31st Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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