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2023 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 / 細胞外記録 / 多細胞記録
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。研究実施計画に従い、頭部固定下で行動中の動物からの神経活動記録の開発を行った。また、仮想現実空間での探索課題の開発はほぼ完了し、行動の記録を行っている。仮想現実空間のセットアップとしては、多くの研究室で使われている浮き球を用いた系を開発してきたが、神経活動の記録と組み合わせる上で立体的な問題や電気的ノイズの問題など複数の問題が生じている。一方で、頭部固定下での行動課題では、ラットがアバターを操作して探索行動を行うことができる可能性が示唆された。そのため、神経活動記録が先行している頭部固定下の記録系をもとに、現在より操作性が高く、探索行動を行える実験セットの構築を始めている。細胞外記録はニューロピクセル電極とSpike GLXによって計測し、KilosortとPhyでユニットとして分離した。研究を開始した2019年からすると、この分野での進展は特にソフトウェアの面で急速に進んでいる。本研究ではSpikeGLXについても最新版を利用し、Kilosort2.5, 3(4については2024度に導入予定)およびPhyについても2.0を用いるなど、順調にアップデートを進めている。記録されたデータをNWB形式で保存する標準化も採用した。また、Neuropixels2.0についても、これを用いた記録を開始した。

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

仮想現実空間での課題開発が進んでおり、新規電極(Neuropixels2.0)などを用いた記録も複数領域でおこなったため。

今後の研究の推進方策

仮想現実空間での探索課題の開発を行い、その間の記録を行う。記録された細胞活動のモデル化・解析を進める。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Layer 5 Intratelencephalic Neurons in the Motor Cortex Stably Encode Skilled Movement.2023

    • 著者名/発表者名
      Shinotsuka T, Tanaka YR, Terada SI, Hatano N, Matsuzaki M.
    • 雑誌名

      J Neurosci.

      巻: 43 ページ: 7130~48

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0428-23.2023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activity-dependent organization of prefrontal hub-networks for associative learning and signal transformation.2023

    • 著者名/発表者名
      Agetsuma M, Sato I, Tanaka YR, Carrillo-Reid L, Kasai A, Noritake A, et al.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 14 ページ: 5996

    • DOI

      10.1038/s41467-023-41547-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 運動皮質L5a-IT細胞は、学習で得た運動を安定的にコードする2024

    • 著者名/発表者名
      田中康裕
    • 学会等名
      令和5年度大脳基底核機能研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Acquiring information of axonal activity in vivo with two-photon calcium imaging: study on thalamocortical axons during motor learning2024

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tanaka
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多細胞神経活動記録による神経ダイナミクスの探求2023

    • 著者名/発表者名
      田中康裕
    • 学会等名
      生理研研究会「力学系の視点からの脳・神経回路の理解」
    • 招待講演
  • [学会発表] 多細胞神経活動と行動データの解析2023

    • 著者名/発表者名
      田中康裕
    • 学会等名
      神経回路学会サテライトシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Stable encoding of skilled movement by layer 5 intratelencephalic neurons in the motor cortex2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tanaka
    • 学会等名
      生理学研究所部門公開セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-regional, multi-cellular approaches to reward-related representation in rodents2023

    • 著者名/発表者名
      田中康裕
    • 学会等名
      International Symposium for Well-being and Agency
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neural activity dynamics of medial prefrontal cortex during operant conditioning2023

    • 著者名/発表者名
      杉本翔哉、田中康裕
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable encoding of learned movement by layer 5 intratelencephalic neurons in the motor cortex.2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro R Tanaka , Takanori Shinotsuka , Shin-Ichiro Terada , Natsuki Hatano , Masanori Matsuzaki
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動学習のアセチルコリンは脳半球内部で供給される2023

    • 著者名/発表者名
      岡本 和樹、田中 康裕、加藤 成樹、小林 和人、小池 正人、日置 寛之
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Cholinergic axonal dominance in the cerebral hemisphere and its relation to hand switching2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Okamoto, Yasuhiro Tanaka, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, Masato Koike, Hiroyuki Hioki
    • 学会等名
      第129回日本解剖学会
  • [学会発表] Elucidation of the neural system representing subjective value through population neuronal activity2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Tanaka
    • 学会等名
      JST-LIR Collaborative Workshop on human well-being and resilience
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳半球独立的なアセチルコリン投射により利き手矯正が成立する2023

    • 著者名/発表者名
      岡本 和樹, 田中 康裕, 加藤 成樹, 小林和人, 小池正人、日置 寛之
    • 学会等名
      第29回海馬と高次脳機能学会
  • [図書] 教養としての脳(1章・13章)2023

    • 著者名/発表者名
      田中康裕
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4320058422

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公開日: 2024-12-25  

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