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2018 年度 実績報告書

認知・運動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御

計画研究

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 17H06313
研究機関山梨大学

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)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
山崎 美和子  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (10431305)
HOANG・THIEN HUU  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (50772307)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード神経科学 / 大脳小脳 / 2光子イメージング
研究実績の概要

1)大脳―小脳間の機能的結合の同定:Thy1-ChR2マウスを使用した大脳小脳機能的結合の網羅的マッピングを昨年度に引き続いて行った。大脳皮質の広い範囲(感覚運動野および高次運動野)の光刺激に対する小脳プルキンエ細胞の発火活動を記録した。これにより大脳→小脳結合の網羅的マッピングを行い、実験を完了した。その結果、運動および感覚に関わる情報がどの経路でいかなるタイミングで小脳に入力し、統合されるのかが明らかとなった。 2)大脳―小脳モジュールの並列情報動態と内部モデル獲得メカニズムの解明:レバー引き運動課題を行っているマウスにおいて 、小脳の運動関連領野で2光子カルシウムイメージングを行った。レバー引き運動に対して、引くタイミング、保持のタイミングでそれぞれ活動が増減する細胞を同定し、それぞれの細胞が、レバーの位置、速度や加速度といった運動パラメータを表現していることを明らかにした。また、運動適応時の変化を小脳および大脳で捉えるため、レバーにかかる負荷を外部から変化させる実験系を確立した。 3)大脳―小脳間の連関による高次脳機能の情報動態の解明:大脳―小脳間の相互作用を明らかにするため、両者の活動を同時に観察するマクロ蛍光顕微鏡を用いたシステムを確立した。 大脳小脳連関の高次機能における役割を明らかにするための、認知課題(遅延課題)を確立した。

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

1)ー3)の各研究項目について、年度当初に立てた研究実施計画はおおむね達成した。

今後の研究の推進方策

1)について、現在論文執筆中であり今後すみやかに発表する。2)について、データは順調に集まりつつあることから、今後、解析を進めることで成果をまとめる。運動適応時の小脳活動についての実験を進める。3)について、確立した認知課題を用い、まず小脳における高次機能に関わる活動を同定する。さらに、マクロ顕微鏡による大脳小脳連関の実験を進めるとともに、大脳小脳同時2光子イメージングの実験系の確立に着手する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件)

  • [学会発表] Measurement of multiple cerebellar mossy fiber activities by calcium imaging in mouse.2019

    • 著者名/発表者名
      Manita S, Ikezoe K, Sato M, Ohkura M, Nakai J, Hayashi Y, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural substrates of action timing decisions.2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami M, Cazettes F, Mainen ZF, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal tuning to speed and acceleration of locomotion in mouse cerebellar cortex.2019

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe K, Kitamura K.
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 国際学会
  • [学会発表] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal somatosensory cortex transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno H, Ikezoe K, Nakazawa S, Sato T, Kitamura K, Iwasato T.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of micturition by manipulation of the activity of the anterior cingulate cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Shimura H, Imai Y, Ihara T, Kira S, Nakagomi H, Sawada N, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Activity of cerebellar climbing fibers represents forelimb movements during voluntary lever-pull task in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Hidaka N, Tsutsumi S, Ikezoe K, Isomura Y, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Organization of the functional inputs from the sensorimotor cortex to the cerebellum revealed by transcranial optogenetic mapping.2018

    • 著者名/発表者名
      Choo M, Hira R, Matsuzaki M, Ikezoe K, Augustine GJ, Kano M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of micturition by the activity of the anterior cingulate cortex in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki T, Manita S, Mitsui T, Takeda M, Kitamura K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳の運動機能と非運動機能:マウスを用いた研究.2018

    • 著者名/発表者名
      喜多村和郎
    • 学会等名
      第9回小脳研究会

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公開日: 2019-12-27  

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