全脳運動適応回路の解明

• 研究領域: 身体－脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
• 研究課題/領域番号: 22H04768
• 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: 松崎 政紀 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2022年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 運動適応 / 大脳皮質 / カルシウムイメージング

研究開始時の研究の概要

運動適応は、ヒトを含め多くの動物にとって短時間に環境に正しく働きかけるための必須の能力である。本研究では、これまで独自に開発してきたマウス運動課題装置やイメージング技術を駆使して、ヒトの運動適応に模した課題を実行中のマウスの大脳皮質全域の細胞活動を計測、解析する。運動適応時の運動指令信号の修正などが、どのように全脳レベルまた各脳領域レベルで表現されているのかを解明する。

研究実績の概要

運動適応は、ヒトを含め多くの動物にとって短時間に環境に正しく働きかけるための必須の能力である。ヒトやサルに比べて、マウスなどげっ歯類では運動適応実験を行うことは技術的に困難で、運動適応を実現する全脳レベルの活動を単一細胞レベルから明らかにできていない。そこで本研究では、頭部固定マウスにおいてヒトの運動適応に模した課題を構築し、この課題を実行中のマウスの、一次運動野などを含む大脳皮質全域の細胞活動をカルシウムイメージングで計測する。さらに、小脳からの入力を受ける視床からの皮質投射軸索もイメージングする。このことで、運動適応時の運動指令信号の修正などが、どのように全脳レベル、また各脳領域レベルで表現されているのかを強化学習モデルも組み込みながら解明することを目的とする。本年度は、新しく開発したマウス用前肢運動適応課題装置やマウス保定部位などを改良して、研究室で用いられてきた課題装置に導入し、マウスが安定して課題遂行をできるようにした。運動適応条件を入れると、数日以内にマウスがこれに適応して、運動成績を上昇させることを確認した。さらに、1次元レバー引き課題に簡易的な運動適応条件を設定することでもマウスが適応できることを確認したうえで、光遺伝学的手法で運動野神経細胞を一過的に抑制すると、運動適応が不完全になることを見出した。このように運動適応実験のための初期ステップを完了することができた。

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。