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2021 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

本研究課題の最終目標の一つである、認知運動学習における小脳の役割、特に、教師あり学習に必要な誤差信号の存在や分布を調べるために、これまで開発してきた音弁別Lick/No-lick課題をもとに改良したマウス適応行動課題を開発した。運動の目標位置や提示時間を変化させることで運動に誤差を生じさせ、それに基づいてマウスが適応的に運動を修正する過程を評価する。運動の目標位置を変化させる課題では、よく用いられるサッケード適応課題などと同様に、目標位置変化に対してマウスが予測的に運動を変化させる過程が観察され、誤差とそれに基づく運動適応を正しく評価できると期待された。さらに、報酬および報酬予測誤差シグナルの小脳における役割を明らかにするための課題を開発した。この課題においても、報酬の提示・不提示に応じてマウスが適応的に行動を変化させていく過程を捉えることが可能であることを確認した。開発した課題を実行中のマウス小脳において誤差を伝える登上線維シグナルを2光子カルシウムイメージングにより解析している。小脳の機能モジュールであるゾーン構造ごとの機能を調べるため、これらの実験は、ゾーンを可視化できるAldoc-tdTomatoマウスを用いて行った。
レバー引き課題実行中のマウス小脳2光子イメージングによる登上線維シグナルの解析について、追加の解析および論文の修正を行った。
研究分担者のHoang、研究協力者の川人、外山らと共同で、Go/No-go課題を学習中のマウス小脳における登上線維シグナルの解析を進めた。小脳ゾーンごとに運動開始のタイミング制御やNo-go学習に対応するシグナルが観察され、これまでの小脳制御学習理論に一致するシグナルが観察された。

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。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Zurich
  • [雑誌論文] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in?vivo2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Masayuki, Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Kobari Shigetaka, Yokoyama Tatsushi, Horigane Shin-ichiro, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Kano Masanobu, Kitamura Kazuo, Fujii Hajime, Bito Haruhiko
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 ページ: 100168~100168

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100168

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A database and deep learning toolbox for noise-optimized, generalized spike inference from calcium imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Rupprecht Peter, Carta Stefano, Hoffmann Adrian, Echizen Mayumi, Blot Antonin, Kwan Alex C., Dan Yang, Hofer Sonja B., Kitamura Kazuo, Helmchen Fritjof, Friedrich Rainer W.
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 24 ページ: 1324~1337

    • DOI

      10.1038/s41593-021-00895-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Neural substrates for deciding timing of self-initiated locomotion2022

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Murakami, Fanny Cazettes, Zachary F. Mainen, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronicity changes of complex spike activities in cerebellar Purkinje cells during auditory go/no-go task learning studied by hyperacuity two-photon recordings2021

    • 著者名/発表者名
      Huu Thien Hoang, Shinichiro Tsutsumi, Kazuo Kitamura, Mitsuo Kawato, Keisuke Toyama
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel reaching and grasping task for head-fixed mice with an automated agar cube dispenser2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Manita, Koji Ikezoe, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Encoding model analysis of complex spikes of Purkinje cells in mice cerebellum during a voluntary lever-pull task2021

    • 著者名/発表者名
      Koji Ikezoe, Naoki Hidaka, Satoshi Manita, Masayoshi Murakami, Shinichiro Tsutsumi, Yoshikazu Isomura, Masanobu Kano, Kazuo Kitamura
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society/The 1st CJK International Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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