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2013 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25年度は、その前年度に実施した一次および二次運動野のマルチニューロン記録実験から得られた実験データを詳細に解析した。具体的には、頭部固定下で「前肢Go/No-go運動課題」を学習した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発火活動を同時に記録したところ、神経細胞の多くは前肢の動きや保持の際に機能的な発火活動が亢進することが確認できた。これらの一次運動野と二次運動野の神経細胞は、基本的発火特性は非常に類似していた。機能的な運動関連活動も、時間的経過、方向選択性ともに類似しており、両領域ともにNo-go行動に特異的に活動する細胞は存在しないことも明らかとなった。しかしながら、ほぼ同様の前肢運動であっても、行動上の状況が異なる場合には(報酬の獲得を目的とするオペラント的反応の場合と、飲水のためのコンシュマトリー(完了的)反応の場合)、特に二次運動野で機能的活動がより大きく修飾を受けることが判明した。
これらの研究所見は、中間報告として論文として投稿しているところである。

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

昨年度に実施した記録実験の解析結果を中心に、本研究の中間報告として研究論文をまとめて現在投稿中であるため、本研究計画はおおむね順調に進捗していると考える。

今後の研究の推進方策

本研究計画の後半部分として、行動発現中の大脳皮質の神経回路内の細胞ペアにおける同期的発火などの機能的意義と機構について探っていく予定である。

次年度の研究費の使用計画

上記のように、前年度と当年度は動物実験および実験データの解析がおおむね順調に進んだため、結果として実験に使用する試薬や電極材料などの消耗品類の購入数が想定よりも若干少なくなった。一方、次年度は次の段階の実験に進む予定であるため、その分の研究費が必要となる。そのため、研究費39,604円分は、有効に活用するために、年度末の「使い切り」とせずに次年度に使用することになった。
次年度の研究計画に沿って、次年度配分額と合わせて動物実験にかかる諸消耗品の購入などに使用する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] The synchronous activity of lateral habenular neurons is essential for regulating hippocampal theta oscillation.2013

    • 著者名/発表者名
      Aizawa H, Yanagihara S, Kobayashi M, Niisato K, Takekawa T, Harukuni R, McHugh TJ, Fukai T, Isomura Y & Okamoto H
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 33 ページ: 8909-8921

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4369-12.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reward-modulated motor information in identified striatum neurons.2013

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y, Takekawa T, Harukuni R, Handa T, Aizawa H, Takada M & Fukai T
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 33 ページ: 10209-10220

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0381-13.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long-lasting single-neuron labeling by in vivo electroporation without microscopic guidance.2013

    • 著者名/発表者名
      Oyama K, Ohara S, Sato S, Karube F, Fujiyama F, Isomura Y, Mushiake H, Iijima T & Tsutsui K-I
    • 雑誌名

      J Neurosci Methods

      巻: 218 ページ: 139-147

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2013.06.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A θ-γ oscillation code for neuronal coordination during motor behavior.2013

    • 著者名/発表者名
      Igarashi J, Isomura Y, Arai K, Harukuni R & Fukai T
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 33 ページ: 18515-18530

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2126-13.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural dynamics and information representation in microcircuits of motor cortex.2013

    • 著者名/発表者名
      Tsubo Y, Isomura Y & Fukai T
    • 雑誌名

      Front Neural Circuits

      巻: 7 ページ: 85

    • DOI

      10.3389/fncir.2013.00085

    • 査読あり
  • [学会発表] Neuronal ensemble activity for motor control with different forces in rat caudal and rostral forelimb areas.2013

    • 著者名/発表者名
      Saiki A, Kimura R, Fujiwara-Tsukamoto Y, Sakai Y & Isomura Y
    • 学会等名
      Soc Neurosci Abstr 2013: 750.10 (Neuroscience 2013, The Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      20131109-20131113
  • [学会発表] Reward-modulated motor information in dorsolateral striatum neurons.2013

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF) 2013, The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • 発表場所
      Sigtuna, Sweden
    • 年月日
      20130623-20130627
    • 招待講演
  • [学会発表] Neuronal ensemble activity for motor control with different forces in rat caudal and rostral forelimb areas.2013

    • 著者名/発表者名
      Saiki A, Kimura R, Fujiwara-Tsukamoto Y, Sakai Y & Isomura Y
    • 学会等名
      Neuro2013, The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      20130620-20130623
  • [学会発表] ラットの運動発現の皮質回路機構.

    • 著者名/発表者名
      礒村 宜和
    • 学会等名
      東京都医学研究機構プロジェクトセミナー
    • 発表場所
      東京都医学研究機構(東京都世田谷区)
    • 招待講演
  • [備考] 玉川大学脳科学研究所礒村研究室

    • URL

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

  • [備考] Researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/yoshikazuisomura/

  • [産業財産権] 動物学習支援装置、及び動物学習支援機能付き飼育ケージ2013

    • 発明者名
      礒村 宜和
    • 権利者名
      礒村 宜和
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-205207
    • 出願年月日
      2013-09-30

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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