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2019 年度 実績報告書

運動学習を実現する広域脳ネットワーク回路可塑性の包括的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01037
研究機関東京大学

研究代表者

松崎 政紀  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード運動学習 / 2光子イメージング / 運動野 / 視床 / 小脳
研究実績の概要

哺乳動物における運動学習の回路動作原理を解明することを目的とし、一次運動野内と一次運動野に入力する信号と出力される信号を系統的に調べその関連と運動学習における役割を明らかにしようとしている。今年度は、トレーサー実験によって、運動野へ小脳から入力する経路を複数同定した。いくつかの経路に特異的にその軸索活動を、マウスがレバー前肢運動学習課題を行っているときに2光子カルシウムイメージングによって計測する方法を開発した。また運動自体には関連しないが運動学習に必要な情報を検出するために、4週間程度の訓練を必要とする新たなマウス運動学習課題を構築した。運動学習後、視床皮質投射軸索を含む運動野スライス標本を作製し、運動野細胞に対してホールセルパッチクランプを行い、同時に視床皮質投射軸索を青色刺激することで、視床皮質投射軸索からの記録細胞へのシナプス後電流を計測する実験系を確立した。2層細胞や5層細胞、また投射特異的細胞を区別してパッチクランプを行うことができるようになった。また各種の薬剤によって、マウス運動学習がどのように阻害されるのかを明らかにしつつある。特に学習前期と後期において、関連する脳領野が異なるという作業仮説の検証を進めている。また運動野での細胞集団活動と多くの行動パラメータが学習中にどのような関係に変化し維持されるのかを、エンコーディング、デコーディングの解析技術を駆使して、明らかにしつつある。

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

運動学習に関連する脳内経路を明らかにしつつ、新しい運動学習課題を構築できたため。また関連経路でのシナプス電流変化を計測できるようになったため。

今後の研究の推進方策

今後は、運動学習に伴うシナプスレベルの変化、および運動学習における異なった情報を獲得していく運動記憶回路を明らかにしていく予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Arm movements induced by noninvasive optogenetic stimulation of the motor cortex in the common marmoset2019

    • 著者名/発表者名
      Ebina Teppei、Obara Keitaro、Watakabe Akiya、Masamizu Yoshito、Terada Shin-Ichiro、Matoba Ryota、Takaji Masafumi、Hatanaka Nobuhiko、Nambu Atsushi、Mizukami Hiroaki、Yamamori Tetsuo、Matsuzaki Masanori
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 ページ: 22844~22850

    • DOI

      10.1073/pnas.1903445116

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Frontal cortical activity with long-range input.2019

    • 著者名/発表者名
      松崎政紀
    • 学会等名
      SfN2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Motor information flow between the mouse motor cortices2019

    • 著者名/発表者名
      松崎政紀
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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