| 研究課題/領域番号 |
19K16292
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
鈴木 裕輔 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (90723669)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | カルシウムイメージング / バーンズ迷路 / ネットワーク解析 |
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| 研究実績の概要 |
認知地図の神経基盤として，場所の物理的・幾何学的な特徴が，海馬や内側嗅内皮質等の場所細胞や格子細胞等の神経細胞群によって表現されることがよく知られている．一方で，ネットワーク表現は，場所の物理的・幾何学的表現を “要約”した表現とみなせ，認知地図において重要な場所表現の一つとして用いられている可能性も十分に想定できる．しかし，その脳情報処理過程の解明は始まったばかりである．そこで本研究では，場所のネットワーク表現の神経相関を示すことを目的とする．方法として，自由行動下で空間探索（バーンズ迷路課題）中のマウスの移動経路から，探索地点をノード，それらの間の遷移をリンクとするネットワークを一連の構造パラメータによって定量化し，それらと海馬 CA1, CA3, 歯状回の特定の神経細胞種におけるポピュレーションレベルのカルシウム応答特性との間の相関を検証する．本研究の成果は，多種膨大な場所情報をいかにして表現するかという脳の計算メカニズムの新たな一側面に迫る．
本年度まで，［1］マウス行動データからのネットワーク抽出と，［2］空間探索中の神経細胞群の活動の計測と推定が実施され，来年度から［3］ネットワーク構造パラメータと神経細胞群の活動との相関検出が計画されている．本年度は，予定通り，本実験で使用するバーンズ迷路探索中のマウスの海馬 dCA1 の錐体細胞群のカルシウム応答を計測し（上記［1］，［2］），現在までに，バーンズ迷路のフィールド上に形成されたネットワークのパラメータと，神経細胞群の活動パタンとの相関を解析するまでのパイプラインを構築し，［3］を実施中である．本年度より，上記［1]～［3］までが問題なく動作することから，来年度は同条件での追加実験を実施することで，本研究の論文化を図る．
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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
バーンズ迷路探索中のマウスの移動データから移動経路のネットワーク構造を抽出できること，海馬 dCA1 のイメージングデータから ~1000 個程度までの細胞の位置，形状，活動波形を推定し，各細胞の活動をバーンズ迷路課題の全日に渡って追跡できることを確認した．また，バーンズ迷路上に形成されたネットワークのパラメータと，神経細胞群の活動パタンとの相関を解析するまでのパイプラインを構築した．これらにより，来年度以降の本実験と論文化が期待できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は，空間探索中の移動経路のネットワークの構造パラメータと相関する活動を示す海馬 CA1 または歯状回の神経細胞群の同定を目的とする．本年度で，本研究の論文化で予定している実験から解析までが動作することを確認した；バーンズ迷路探索時の移動経路からのネットワークの抽出できること，その時の海馬 CA1 の錐体細胞群のカルシウム応答の抽出できること，バーンズ迷路課題の全日に渡って各細胞の活動を追跡できること，バーンズ迷路上に形成されたネットワークのパラメータと，神経細胞群の活動パタンとの相関を解析できることを確認した．来年度は，本年度の追加実験を行う；バーンズ迷路課題を実施し，課題遂行中のマウスの移動経路からのネットワーク構造の抽出と，海馬 CA1 の錐体細胞や歯状回の顆粒細胞，苔状細胞のカルシウム応答を計測し，両者の相関を検証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍により，予定していた出張を中止したため．
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