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2018 年度 実績報告書

随意運動をもたらす神経細胞の活動動態

研究課題

研究課題/領域番号 17K01996
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

小林 琢磨  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (80582288)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード内部モデル / internal model / 大脳皮質 / cerebral cortex / Nipkow / head-mounted camera / 多光子現象 / 2-photon microscope
研究実績の概要

本研究の目的に従い、当初の実施計画通りhead-mounted laser camra(HLC)を試作し、新たに考案した行動計測装置、及び光プローブを試作し、実際にこれらを動物脳内において運用した。マウス全運動野の絨毯イメージングを行い、得られたイメージングデータを網羅解析した。結果、随意運動の発露に先行する“運動準備活動”を計測でき、解析した詳細な神経活動様式は論文として成果を発表した(T. Kobayashi et al., 2018, 2019)。本研究は埼玉大学、京都大学と連携しながら進められた。カメラ部の技術提供をD社とI社より受けた。別途イメージセンサ部の改良検討をS社と行った。また、行動計測装置と光プローブを併用した自由行動下動物の光遺伝学的行動解析により、新たに視覚-運動連合における大脳皮質の内部モデル形成の実装概念を提唱し、実際にその実装課程における大脳皮質の責任領域を明示した。脳内埋植用光プローブは自由行動下ゼブラフィッシュおよびマウスの手綱核においても適用が進められた。義体制御システムの開発は芝浦工大と共同研究が進められた。さらに本研究の遂行課程で、新たに既存の顕微鏡技術に工夫を凝らしたいくつかの技術開発をO社、東京大学、理研所内の別チームとともに行った。以上の研究成果は国内外の学会において発表し、特許出願によっても広く一般に公知された。
なお、当該研究課題は研究代表者の国外への異動により中断された。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Wide and Deep Imaging of Neuronal Activities by a Wearable NeuroImager Reveals Premotor Activity in the Whole Motor Cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi, Tanvir Islam, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi & Hitoshi Okamoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 8366

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44146-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wide and Deep Imaging of Neuronal Activities by a Wearable NeuroImager Reveals Premotor Activity in the Whole Motor Cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi, Tanvir Islam, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi & Hitoshi Okamoto
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1101/434035

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Cortical internal model formation in the visual - motor association. 「視覚-運動連合における大脳皮質の内部モデル形成」2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan (第41回 日本分子生物学会)
  • [学会発表] Functional analysis of the intercortical communication by multi-point optogenetical manipulation toward elucidation of the cortical internal model formed by a novel motor - visual associational maneuver task.2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      生理研研究会2018「認知神経科学の先端 知覚学習と運動学習」
  • [学会発表] Functional analysis of the intercortical communication by multi-point optogenetical manipulation toward elucidation of the cortical internal model formed by a novel motor - visual associational maneuver task.2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi & Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      生理研研究会2018 「記憶研究会」~記憶・学習の基盤機構と回路研究の新展開へのアプローチ~
  • [学会発表] Lateralized premotor activity in the motor cortex encompasses the free will for lateralized movement. 「運動野における対側性運動準備活動が自由意志による片側性運動に先行する」2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junich Nakai, Yasunori Hayashi, Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • [学会発表] The habenulo-interpedunculo-median raphe regulates social conflict. 「社会的闘争時のマウスのふるまいは、内側手綱核腹側部-脚間核-中央縫線核回路により規定される」2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Matsumata, Kenzo Hirao, Takuma Kobayashi, Taku Sugiyama, Yuki Kobayashi, Arthur Huang J, Thomas McHugh J, Shigeyoshi Itohara, Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • [学会発表] A comprehensive neuronal activity analysis in the entire motor cortex by novel developed wearable imager reveals that the contralateral premotor activity encompasses a part of the basic motor planning including the free will to move.2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kobayashi, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi, Hitoshi Okamoto
    • 学会等名
      Neuronal Circuits (the meeting at Cold Spring Harbor Laboratory)
  • [産業財産権] 撮像装置、及び、生体情報取得装置2018

    • 発明者名
      小林琢磨、岡本仁、飯野裕行、大井一成
    • 権利者名
      小林琢磨、岡本仁、飯野裕行、大井一成
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      米国特許120429
    • 外国
  • [産業財産権] 回転盤、回転盤ユニット、及び、共焦点観察装置2018

    • 発明者名
      小林琢磨、山形豊、小杉泰仁、岡本仁、海老塚昇、中野明彦
    • 権利者名
      小林琢磨、山形豊、小杉泰仁、岡本仁、海老塚昇、中野明彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      JP2018-095076

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公開日: 2019-12-27  

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