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2012 年度 実績報告書

随意運動を発現する/しない皮質内回路機構

研究課題

研究課題/領域番号 24300143
研究種目

基盤研究(B)

研究機関玉川大学

研究代表者

礒村 宜和  玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (00415077)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード神経生理学 / ラット / 大脳皮質 / 運動野 / 神経細胞
研究概要

本研究は、目的と意思をもって行動を「実行する」あるいは「実行しない」ラットの大脳皮質運動野において、単一の錐体細胞や介在細胞が近傍の神経細胞に与える興奮性または抑制性インパクトを実測することを目指すものである。そのために、研究代表者が確立した行動学的手法と電気生理学的手法を発展させ、傍細胞記録によるナノ刺激法またはチャネルロドプシン2発現細胞への光刺激法を、マルチニューロン記録法と組み合わせる。実測した細胞間インパクトに基づき、運動発現に関わる錐体細胞と介在細胞の相互作用を示す機能的配線図を完成させて、行動の実行と非実行を担う皮質回路上の運動情報の形成と流れ方の仕組みを解明する。
平成24年度は、一次および二次運動野のマルチニューロン記録実験を実施した。まずラットに頭部固定下で「前肢Go/No-go運動課題」を数日間で学習させた。それらのラットが運動課題を遂行中に、一次または二次運動野に挿入した16チャンネルのシリコンプローブから多数の神経細胞の運動関連活動を同時に記録した。神経細胞の多くは、前肢の動きや保持の際に活動が亢進した。このようなマルチニューロン記録実験を数十頭のラットを対象に実施した。その結果、一次運動野、二次運動野ともに機能的に類似しており、特に、No-go行動に特異的に活動する細胞は存在しないことがあきらかとなった。これらの実験結果は、中間報告として国内学会で発表をおこなった。

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

現時点で数十頭以上のGo/No-go運動課題を遂行するラットからのマルチニューロン活動データを蓄積しており、その定量解析も計画通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

Go/No-go運動課題に関連する神経活動の性状を詳細に解析するために、運動負荷を変化させた場合の神経活動も記録解析する方向で準備を進めている。平成25年度中には、研究成果の第一報を論文発表する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Power-law inter-spike interval distributions infer a conditional maximization of entropy in cortical neurons.2012

    • 著者名/発表者名
      Tsubo Y, et al.
    • 雑誌名

      PLoS Comput Biol

      巻: 8 ページ: e1002461

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1002461

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reinforcing operandum: rapid and reliable learning of skilled forelimb movements by head-fixed rodents.2012

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, et al.
    • 雑誌名

      J Neurophysiol

      巻: 108 ページ: 1781-1792

    • DOI

      10.1152/jn.00356.2012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of functional clusters of neurons in the mouse motor cortex during a voluntary movement.2012

    • 著者名/発表者名
      Hira R, et al.
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 33 ページ: 1377-1390

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2550-12.2013

    • 査読あり
  • [学会発表] Diversity and synchrony of multineuronal spike activities in rat primary and secondary motor cortices during externally- and internally-initiated movements.2012

    • 著者名/発表者名
      Kimura R, et al.
    • 学会等名
      The 42nd Society for Neuroscience annual meeting
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-11-14
  • [学会発表] Intracortical mechanism of voluntary movements in the rat.2012

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y
    • 学会等名
      International Conference of Physiological Sciences 2012
    • 発表場所
      Shuzou, China(招待講演)
    • 年月日
      2012-11-03
  • [学会発表] Ensemble coding for voluntary movements in rat primary and secondary motor cortices.2012

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF) 2012
    • 発表場所
      Carmona, Spain(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-06
  • [図書] ブレインサイエンス・レビュー20132013

    • 著者名/発表者名
      礒村宜和
    • 総ページ数
      9-26
    • 出版者
      クバプロ
  • [備考] 礒村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tamagawa.ac.jp/teachers/isomura/index.html

  • [備考] Read&Researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/yoshikazuisomura/

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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