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2022 年度 実施状況報告書

イメージングとグラフィカルモデリングによる睡眠中大脳皮質動態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06922
研究機関筑波大学

研究代表者

上田 壮志  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00599821)

研究分担者 日野 英逸  統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (10580079)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード大脳皮質 / 2光子イメージング / 脳状態 / 機械学習
研究実績の概要

脳は状態依存的にその機能が変容する。本研究では、覚醒や休息などの様々な脳状態に依存した大脳皮質ニューロンのセルアセンブリを解析し、脳状態の変遷がどのように機能的差異を生むのかを明らかにする。
セルアセンブリを捉えるために、複数ニューロン活動を2光子カルシウムイメージングで計測し、その多変量時系列データを統計的機械学習により解析することで、データに潜む機能的構造を発見する戦略である。

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

自発的に様々な脳状態に遷移するマウスで2光子カルシウムイメージングを行った。データの解析に統計的機械学習を使用し、皮質局所ネットワーク構造を定量化した。その成果はいくつかの学会や研究会で議論を行った。また共同研究として、新規オプトジェネティクスツールの開発におけるニューロンへの光刺激とカルシウムイメージングでの性能評価で貢献し、Cell Rep Methodsに発表した。

今後の研究の推進方策

データ解析においていくつか問題があり、その解決を実施中である。速やかに完了させ、論文投稿を進める。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの感染拡大のため動物実験の一時減少と学会や共同研究打ち合わせなどがオンライン化したため、支出が大幅に少なくなったため。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

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 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Optogenetic induction of hibernation-like state with modified human Opsin4 in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Tohru M.、Hirano Arisa、Kanda Takeshi、Saito Viviane M.、Ashitomi Hiroto、Tanaka Kazumasa Z.、Yokoshiki Yasufumi、Masuda Kosaku、Yanagisawa Masashi、Vogt Kaspar E.、Tokuda Takashi、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 ページ: 100336~100336

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100336

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Similar functional network structures emerge in the primary motor cortex during quiet wake and slow-wave sleep revealed by calcium imaging and graphical modeling2023

    • 著者名/発表者名
      上田壮志
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] カルシウムイメージングと機械学習による脳状態依存的に遷移する 皮質機能的ネットワークの定量化2023

    • 著者名/発表者名
      上田壮志
    • 学会等名
      第4回サル脳新技術研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Similar functional network structures in the primary motor cortex during quiet wake and slow-wave sleep revealed by calcium imaging and graphical modeling.2022

    • 著者名/発表者名
      上田壮志
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] マウス成体脳ネットワーク動態の可視化、ウイルスベクターによる遺伝子導入から機械学習解析まで2022

    • 著者名/発表者名
      上田壮志
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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