| 研究課題/領域番号 |
20K23339
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
船水 章大 東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (20724397)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| キーワード | 強化学習 / 機械学習 / マウス / 光遺伝学 / 光計測 |
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| 研究実績の概要 |
ヒトや動物は，過去の経験から習慣的に行動を決めるだけではない．与えられた感覚情報と経験から，現在の状況を推定し，目的志向的に柔軟に行動を決定する．この目的志向行動は，工学分野ではモデルベース戦略に分類される．モデルベース戦略の神経基盤の解明に向けて，初年度の6か月では，マウスの行動実験課題を開発した．この行動実験では，頭部を固定したマウスをトレッドミル上に設置した．マウスは，音の周波数に応じて左右のスパウトを舐めることで，報酬のスクロース水を得た．同課題では，現在の試行での音周波数が，直前試行の音周波数に依存する．音周波数の試行間での遷移確率をpとすると，pが0.8の場合，音周波数が各試行で高確率で切り替わる．この場合，直前の経験に基づいて行動を決定するモデルフリー戦略では，行動を最適化できない．モデルベース戦略で状態遷移を推定し，行動を決定する必要がある．本研究は，この状態遷移の行動課題をマウスで実施した．まず，マウスは音周波数に応じて左右のスパウトを舐め分けた．また，遷移確率pに応じて，行動をバイアスさせることがわかった．具体的には，直前に左スパウトで報酬を得た場合，次の試行では右を選択する頻度が上昇した．この結果は，マウスはモデルベース戦略で行動を適切に変化させることを示唆する．また，次年度の神経活動操作に向けて，光遺伝学用のレーザー走査型顕微鏡を構築中である．同顕微鏡は，2つのガルバノミラーを操作することで，青色レーザーを所望な脳領野に照射できる．抑制性細胞にChR2を発現したマウスを用いることで，背側皮質の任意の領野を，任意の時刻に抑制できる．
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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
研究代表者の主宰する研究室は2020年3月に始まった．研究活動スタート支援での研究実施の約6か月で行動実験装置を構築した．この装置でマウスの行動実験課題を新規に開発し，所望の行動を得ることができた．ただし，昨今の難しい状況により，アメリカからの遺伝子組み換えマウスの取得が遅れた．そのため，神経活動操作等の実験セットアップが遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
複数のマウスでモデルベース行動を観測できるように状態遷移の行動課題を洗練させる．野生型マウスで行動課題を実施後，遺伝子組み換えマウスでも同課題を実施する．光遺伝学による行動課題中の神経活動操作で，モデルベース行動を司る領野の同定を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨今の難しい状況により，アメリカからの遺伝子組み換えマウスの取得が遅れた．そのため，神経活動操作等の実験セットアップが遅れた．このセットアップ費用の一部を翌年に繰り越した．2020年度からの繰り越し費用も含めて，2021年度に神経活動操作のセットアップと実験を実施する．
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