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運動技能は、繰り返し練習して身につけた動作で、運動学習が重要な役割を果たす。学習は段階的に進行し、初期は動きが未熟でぎこちないが、練習により行動の正確さや速度が増し、後期に運動は自動化される。これまでの研究では、学習過程で、同一の神経細胞での神経活動が経時的にどのように変化するのか、課題関連神経細胞の空間的分布がどのように変化するのかが明らかにされていなかった。また、大脳新皮質・各層での神経活動の時間的・空間的分布の違いも着目されていなかった。本研究では、げっ歯類の運動野第2/3層および第5層での課題関連神経細胞を同定し、随意運動学習過程における細胞活動の時間的・空間的分布を明らかにし、運動学習メカニズムの解明を目指す。本研究では、課題関連神経細胞を同定し、課題実行時の神経細胞の活動をリアルタイムで観察するために、アデノ随伴ウイルスを用いて蛍光カルシウムセンサーを運動野の神経細胞に発現させ、2光子顕微鏡下、運動学習課題実行時の、第2/3層および第5層の単一細胞レベルで多細胞の神経活動を観察した。この観察によって得られた運動野・第2/3層および第5層の神経細胞の活動を解析し、運動学習によって、運動野の第2/3層よりも第5層の神経細胞の方が、運動課題をおこなった際に発火する頻度が上昇する（課題関連細胞になる）ことを明らかにした。
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