| 研究課題/領域番号 |
17KT0115
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| 研究機関 | 生理学研究所 |
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研究代表者 |
木村 梨絵 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特任助教 (60513455)
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| 研究期間 (年度) |
2017-07-18 – 2021-03-31
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| キーワード | 試行間ばらつき / 神経生理 / 神経回路 / 学習 / 行動 / マルチユニット記録 / 視覚野 |
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| 研究実績の概要 |
生物学における多くの事象は、“揺らぎ”を含んでいる。本研究では、特に、学習によって神経回路が揺らぎを含みながら変化していき、依然として揺らぎをもった状態で、機能的神経回路が創成される意義について明らかにすることを目指している。
平成30年度までに、難易度が異なる視覚弁別課題を遂行するラットの一次視覚野の神経活動を解析した。この結果、学習で特徴的な神経活動を示すようになり、また細胞集団の神経活動は、学習前後で大きな試行間ばらつきを維持しているものの、学習後には精度高く情報を表現するようになることが明らかになった。さらに、学習によって、縦縞・横縞の発火頻度の違いが、単一細胞レベル、多細胞レベル、いずれにおいても、大きくなることによって、分離した情報表現を可能にし、揺らぎながらも正確な情報表現を実現すると考えられた。
令和元年度では、試行間ばらつきが存在し続ける意義を明らかにするために、視覚刺激を少しだけ回転させて物理的に外乱を起こしたり、神経活動を人工的に操作して外乱を起こしたりすることで、その耐性の程度と試行間ばらつきとの関係を調べる準備を行った。【縦縞→レバーを押す、横縞→レバーを引く】の関係性をランダムにシフトさせたところ、そのランダムシフトに対して、ある程度高い正答率を維持しており、耐性が観察された。この時の一次視覚野の神経活動を、浅層、深層の多細胞から同時に記録しており、今後、試行間ばらつきとの関連について解析を進める予定である。さらに、特定の神経細胞に光活性化タンパク質であるChR2を発現させ、青色光照射によって神経活動を操作する実験も行った。ChR2発現のためのAAVウイルスを脳に投与する際に、ガラス管を斜めに挿入することによって、ガラス管挿入位置と神経活動記録のための電極挿入位置をずらすことができ、ダメージの影響を受けることなく神経活動記録ができた。
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| 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
試行間ばらつきが存在し続ける意義について検討するために、視覚刺激を少しだけ回転させたり、光遺伝学的に神経活動を操作する実験を行い、その外乱に対する耐性の程度が試行間ばらつきと関連するかを調べる準備を行うことができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
試行間ばらつきが存在し続ける意義を調べるために、引き続き、視覚刺激を回転させたり、光遺伝学的に神経活動を操作する実験を行い、そのときの神経活動を記録して、試行間ばらつきとの関連を調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和元年度は、新たな実験を始めたりして、予備検討をした。このため、例数を増やすフェーズではなかったため、当初予定していたよりも研究経費がかからなかった。令和２年度では、マルチユニット記録について、現在用いている16チャネル記録から、384チャネルの同時記録が可能なNeuropixels電極による大規模マルチユニット記録を行うことを考えている。これに必要な実験機器等を購入することを予定している。
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