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2021 年度 実施状況報告書

誕生日タグづけ法による大規模データを利用した神経細胞群と行動表現型との因果推論

研究課題

研究課題/領域番号 21K19281
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

平田 たつみ  国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (80260587)

研究分担者 遠里 由佳子  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (80346171)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード誕生日タグづけ / 大規模データ / 情報処理 / 因果推論
研究実績の概要

代表者が開発したマウス神経細胞の分類操作技術「誕生日タグづけ法」を用いて取得した2種類の大規模データセットから、情報科学技術を用いて、神経細胞とそのアウトプット表現型との因果関係を推定する。これまでに「誕生日タグづけ法」を用いて分類できる神経細胞群の包括的な顕微鏡画像データベースを開発している(NeuroDB)。さらに、上記と同じ条件でタグづけされた神経細胞群の神経活動を人為的に操作した際に、マウス個体に現れる身体症状の表現型データセットを集めている。この2つのデータをつきあわせれば、神経系全体に散在する神経細胞群の活動と、そのアウトプットとしての身体機能との関係を抽出できるはずである。本提案では、このユニークなデータセットから、統計分析手法を駆使した因果推論により何が導き出せるか、という問いに挑戦する。深層学習やノンパラメトリックベイズモデルなどを用いて予測精度を高めた解析を行う。本研究で得られる情報や技術は、学術的のみならず医療的にも価値が高い。

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

今年度は、誕生日タグづけ神経細胞の顕微鏡画像データから、脳領域を特定する画像認識システムの構築を試みた。代表者平田が正解データを作成し、分担者遠里がそれを用いた深層学習により、脳の大まかな8領域の分割を目指した。画像の前処理を工夫することで良い予想結果が得られたが、染色性の異なる別のデータセットに応用するためにはさらなる改良が必要であることがわかった。また、切片として切り出された際に生じた変形を考慮した3D情報の再構築を行った。

今後の研究の推進方策

脳領域を特定する画像認識システムと3D構築システムについてさらに改良を進め、成果を学会等で発表して議論する。マウス個体に現れる身体症状の表現型データセットの蓄積が進み、目に見えた違いが検出できつつある。この成果を情報処理学的に解析することで、ヒトの頭で考える以上の発見が見つかるかどうか検討する。

次年度使用額が生じた理由

代表者による主な作業が次年度になったため。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] NeuroGT: A brain atlas of neurogenic tagging CreER drivers for birthdate-based classification and manipulation of mouse neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Hirata Tatsumi、Tohsato Yukako、Itoga Hiroya、Shioi Go、Kiyonari Hiroshi、Oka Sanae、Fujimori Toshihiko、Onami Shuichi
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 1 ページ: 100012~100012

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2021.100012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Striped Distribution Pattern of Purkinje Cells of Different Birthdates in the Mouse Cerebellar Cortex Studied with the Neurog2-CreER Transgenic Line2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Jingyun、Tran-Anh Khoa、Hirata Tatsumi、Sugihara Izumi
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 462 ページ: 122~140

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2020.07.028

    • 査読あり
  • [学会発表] NeuroGT: A brain atlas of neurogenic tagging CreER drivers for birthdate-based classification and manipulation of mouse neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Hirata, Yukako Tohsato, Hiroya Itoga, Go Shioi, Hiroshi Kiyonari, Sanae Oka, Toshihiko Fujimori and Shuichi Onami
    • 学会等名
      第54回日本発生学会
  • [学会発表] NeuroGT:神経細胞の誕生日タグづけ用CreERドライバーマウスの脳アトラス2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Hirata, Yukako Tohsato, Hiroya Itoga, Go Shioi, Hiroshi Kiyonari, Sanae Oka, Toshihiko Fujimori and Shuichi Onami
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
  • [学会発表] Launching NeuroGT: a brain atlas of neurogenic tagging CreER drivers for birthdate-based classification and manipulation of mouse neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Hirata, Yukako Tohsato, Hiroya Itoga, Go Shioi, Hiroshi Kiyonari, Sanae Oka, Toshihiko Fujimori and Shuichi Onami
    • 学会等名
      北米神経科学学会2021
    • 国際学会
  • [学会発表] NeuroGT:神経細胞の誕生日タグづけ用CreERドライバーマウスの脳アトラス2021

    • 著者名/発表者名
      平田たつみ、遠里由佳子、糸賀裕弥、塩井剛、清成寛、岡早苗、藤森俊彦、大浪修一
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会、ワークショップ
  • [備考] 誕生日タグづけ”マウスの脳画像データベース「NeuroGT」を公開

    • URL

      https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2021/05/research-highlights_ja/pr20210525.html

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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