ニューロンオペラントコンディショニングを用いた細胞集団活動の適応的変化の数理基盤

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K01966
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 京都産業大学
• 研究代表者: 伊藤 浩之 京都産業大学, 情報理工学部, 教授 (80201929)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ブレイン・マシン・インタフェース / ニューロン・オペラント・コンディショニング / 多細胞活動記録 / 視覚皮質 / 多細胞データ / 発火数相関

研究成果の概要

皮質活動における可塑性や学習においては、外部からのマクロな拘束（報酬など）に対してミクロな細胞集団の活動が適応的に変化する現象が普遍的に存在する。この問題の実験的探究を目指して、覚醒ネコの視覚皮質から記録される細胞集団活動をターゲットとしたNeuron Operant Conditioning実験のシステム構築を行った。また、この実験研究の基盤となる複数細胞活動の同時記録技術と多細胞活動からの情報デコーディングのための統計解析の開発を行った。

自由記述の分野

神経科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

皮質活動における可塑性や学習において、ミクロな神経ネットワークレベルにおいて細胞集団がどのような原理でマクロな拘束（報酬など）との因果関係を捉えて、適応的な変化を生じるのかは根源的な問題である。本研究で構築を行ったNeuron Operant Conditioning実験は脳の適応現象の原理探求において最適な実験系である。今回完成した実験系を用いて本格的なNeuron Operant Conditioning実験を開始することで脳の適応現象の解明が進むことが期待される。この適応原理の理解は、脳疾患や脳損傷患者に対して脳と外界との相互作用を用いたバイオフィードバック治療に貢献すると考える。