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2023 年度 実績報告書

大規模多重神経活動記録による脳全体性の解明

計画研究

研究領域大規模計測・シミュレーションによる脳の全体性の理解
研究課題/領域番号 21H05135
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

平 理一郎  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (80712299)

研究期間 (年度) 2021-08-23 – 2024-03-31
キーワード全体性 / 大規模データ
研究実績の概要

本年度はまずNeuropixelを用いた小脳・基底核・上丘の記録中に大脳皮質の多くの領野をハイスループットに刺激していく実験系によって得られたデータ解析を最終形までもっていくことができた。さらにこの大脳皮質・基底核・小脳回路に対応するメゾスケールコネクトームデータをもとにした詳細なスパイキングニューラルネットワークをシミュレーションすることで、電気生理学的に得られたデータがコネクトームデータから説明できることを証明した。さらに大脳皮質を反響型神経回路網で近似し、基底核と小脳の回路を単純な線形フィルタで近似することで動物脳のモデルを作成することにも成功し、このモデルが実際の動物と同じようにオペラント課題を遂行することができることを示した。広視野2光子顕微鏡を用いた実験では、新規の姿勢制御プラットフォームを作り、これの上でに大規模2光子カルシウムイメージングを行う事に成功した。さらに姿勢情報のインバースキネマティクスにより筋骨格モデルを動かすことにまで成功した。このように電気生理、2光子カルシウムイメージング、脳身体のシミュレーションを融合させる研究が加速度的に達成された。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Working memory-based and -free reward prediction in a dual dopamine system in the basal ganglia2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa Tomohiko、Miyamura Yuuto、Ochi Yuta、Hira Riichiro、Funahashi Makoto、Sakai Yutaka、Cui Yilong、Isomura Yoshikazu
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: ー ページ: 033405

    • DOI

      10.1101/2023.03.06.531239

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reward expectation enhances action-related activity of nigral dopaminergic and two striatal output pathways2023

    • 著者名/発表者名
      Rios Alain、Nonomura Satoshi、Kato Shigeki、Yoshida Junichi、Matsushita Natsuki、Nambu Atsushi、Takada Masahiko、Hira Riichiro、Kobayashi Kazuto、Sakai Yutaka、Kimura Minoru、Isomura Yoshikazu
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 ページ: 914

    • DOI

      10.1038/s42003-023-05288-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mesoscale functional architecture in medial posterior parietal cortex2023

    • 著者名/発表者名
      Hira Riichiro、Townsend Leah B.、Smith Ikuko T.、Yu Che-Hang、Stirman Jeffrey N.、Yu Yiyi、Smith Spencer LaVere
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 08.27 ページ: 555017

    • DOI

      10.1101/2023.08.27.555017

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脳の全体性とは何か2024

    • 著者名/発表者名
      平 理一郎
    • 学会等名
      世界脳週間2023 2024年1月20日
  • [学会発表] Layer specific temporal activity patterns in superior colliculus in response to cortical input.2023

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sugino, Tatsumi Yoshida, Yoshikazu Isomura, Riichiro Hira
    • 学会等名
      第253回生理学東京談話会
  • [学会発表] Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation.2023

    • 著者名/発表者名
      Riichiro Hira
    • 学会等名
      6TH JP-EU WORKSHOP ON NEUROROBOTICS 2023年9月15日
  • [学会発表] A hierarchical structure of reservoir model enables flexible behavior based on the presence of regularity without synaptic plasticity2023

    • 著者名/発表者名
      宮村裕人, 吉澤知彦, 平理一郎, 礒村宜和
    • 学会等名
      2023年神経回路学会 2023年9月5日
  • [学会発表] 神経回路学会シンポジウム1 若手が切り開く脳科学の未来2023

    • 著者名/発表者名
      平理一郎
    • 学会等名
      第33回日本神経回路学会 2023年9月4日
  • [学会発表] 大脳領野間の機能相関と解剖学的入力相関の一致2023

    • 著者名/発表者名
      平理一郎
    • 学会等名
      第46回 日本神経科学大会サテライトシンポジウム 2023年8月4日
  • [学会発表] 大脳基底核の二重ドーパミン系による作業記憶依存的・非依存的報酬予測の並列処理2023

    • 著者名/発表者名
      吉澤 知彦, 宮村 裕人, 越智 祐太, 平 理一郎, 舩橋 誠, 酒井 裕, 崔 翼龍, 礒村 宜和
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会 2023年8月3日
  • [学会発表] FPGAを用いた高速アナログサンプリングソフトウェアの開発と大規模2光子カルシウムイメージングへの応用2023

    • 著者名/発表者名
      今村 啓人, 今村 文哉, 藤岡 修, 鴨志田 敦史, 船水 章大, 礒村 宜和, 平 理一郎
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会 2023年8月1日
  • [学会発表] Integration of Reward Expectation and Action Selection in the Nigrostriatal System2023

    • 著者名/発表者名
      ALAIN RIOS, SATOSHI NONOMURA, SHIGEKI KATO, JUNICHI YOSHIDA, NATSUKI MATSUSHIDA, ATSUSHI NAMBU, MASAHIKO TAKADA, RIICHIRO HIRA, KAZUTO KOBAYASHI, YUTAKA SAKAI, MINORU KIMURA, YOSHIKAZU ISOMURA
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会 2023年8月1日

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公開日: 2024-12-25  

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