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2020 年度 実績報告書

多領域細胞神経活動から抽出された広域ダイナミクスによる探索行動の基盤解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03357
配分区分補助金
研究機関玉川大学

研究代表者

田中 康裕  玉川大学, 脳科学研究所, 准教授 (20533128)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード探索行動 / 多領域多細胞
研究実績の概要

動物の知性が様々な形で現れる探索行動を支える神経基盤を探ることを目的として、仮想現実環境下で探索行動を行うラットの多領域多細胞の神経活動を記録し、その背後にあるダイナミクスを抽出し、神経活動ダイナミクスと動物行動やその背景にある計算論的パラメーターとの関係性を明らかにしようとしている。今年度は設備の導入及び、安静化・麻酔下の動物を用いての技術開発を行った。ニューロピクセル電極により安静化・麻酔下のラットを用い、大脳皮質をはじめとする複数の脳領域から同時記録を行い、さらにそれらのユニットの単離を行う系を確立した。また、スパイク列の時系列を、リカレントネットワークを用いたオートエンコーダーによりモデル化する手法を立ち上げて、既に記録されている時系列に適用して行動との関連性において既存手法を上回る成績を出すことを明らかにした。また、仮想現実環境の構築にも着手しており、購入可能な部材を駆使して、フローティングボールのセットアップ及び、その上でのラット、電極、報酬装置の固定などを、本年度に導入した3Dプリンターなども利用しながら進めている。さらにフローティングボールの動きを背景の動きに変換するプログラムのセットアップをすでに始めている。さらに、今後ニューロピクセル電極により得られるデータが膨大となることが考えられることから、LTO7に対応した磁気テープの導入、RAID6によるHDD並列化などにより、データストレージ環境を充実させた。

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

ニューロピクセル電極による安静化・麻酔下での多領域活動記録計を確立したため。またリカレントネットワークによる解析手法を開発したため。

今後の研究の推進方策

今年度既に着手した仮想現実環境を完成させ、実際に探索行動を行うラットから多領域同時記録を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Structural dynamics and stability of corticocortical and thalamocortical axon terminals during motor learning2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Ryota、Ebina Teppei、Tanaka Yasuhiro R.、Kobayashi Kenta、Matsuzaki Masanori
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0234930

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0234930

    • 査読あり
  • [学会発表] マウス前頭野における報酬関連活動の抽出:テンソル成分分析を用いた解析2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤卓也、田中康裕、近藤将史、松崎政紀
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] 複数の活動周波数を持つリカレントネットワークによる神経細胞集団ダイナミクスのモデル化2020

    • 著者名/発表者名
      的場涼太、松崎政紀、田中康裕
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] 運動学習過程における皮質間・視床皮質間投射軸索終末構造のダイナミクスと安定化2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川亮太、蝦名鉄平、田中康裕、小林憲太、松崎政紀
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] 運動学習による一次運動野の入出力リモデリング2020

    • 著者名/発表者名
      田中康裕、正水芳人、田中康代、篠塚崇徳、松崎政紀
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回日本生理学会合同大会

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公開日: 2021-12-27  

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