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2015 年度 実績報告書

単一ニューロンから領野まで統合的に解析する全脳記録法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24300148
研究機関同志社大学

研究代表者

高橋 晋  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (20510960)

研究分担者 藤山 文乃  同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20244022)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード全脳記録法
研究実績の概要

本研究では、神経細胞活動と脳波を安定的に同時記録する全脳記録法を確立した。具体的には、脳深部にアクセスするため、マイクロドライブ(電極留置装置)を独自に設計・開発した。3D CAD(computer aided design)による設計と3Dプリンタによりプロトタイプを迅速に作成し、動物でのテスト実験を繰り返すことで、8本(総計32チャネル: 4チャネル(Tetrode)×8)の脳深部マルチニューロン活動・局所脳波記録用電極を頭部固定し、それぞれを独立に可動できるマイクロドライブを開発することができた。総重量は3.0gと小型軽量であり、マウスに装着することが可能である。また、32本(総計128チャネル: 4チャネル(Tetrode)×32)の脳深部マルチニューロン活動・局所脳波記録用電極も開発することができた。総重量は、9.0gであり、ラットに装着することが可能である。また、皮質脳波を記録するための多点フレキシブル電極も開発することができ、特許(第5771437号)として登録した。
本研究において開発した記録法の性能を評価するために、脳情報の解読を試みた。脳深部の海馬において出現する特異的な脳波―鋭波―に着目し、本研究において開発した記録技術を活用することで、動物が特定の位置に居る時に高頻度に活動する海馬の神経細胞―場所細胞―の活動パターンを解析した。その結果、動物が歩行している際の神経細胞の活動パターンが、立ち止まっている際には約10倍速の早送りモードで再現されていることを解明した。そして、その早送りモードで活動する神経細胞活動から、動物が将来に移動する軌跡を、動き出す数百ミリ秒前から解読することができた。この結果は、本研究において開発した技術の性能が、動物が将来に行う動きを予測できるほど高性能であることを示している。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 海馬にある場所細胞群の活動から意図した移動行動を解読する2016

    • 著者名/発表者名
      高橋晋
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 34 ページ: 164-167

  • [雑誌論文] Episodic-like memory trace in awake replay of hippocampal place cell activity sequences2015

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, S.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 4 ページ: 1-22

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7554/eLife.08105

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theta oscillation and neuronal activity in rat hippocampus are involved in temporal discrimination of time in seconds2015

    • 著者名/発表者名
      Nakazono, T., Sano, T., Takahashi, S., Sakurai, Y.
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.3389/fnsys.2015.00095

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 大脳基底核を巡る伝導路2015

    • 著者名/発表者名
      高橋晋、藤山文乃
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 33 ページ: 767-771

  • [学会発表] Transfer of operantly conditioned firings between different neuron groups with BMI in rats2015

    • 著者名/発表者名
      Song, K., Takahashi, S., Sakurai Y.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience meeting
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-21 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] ルールスイッチングにおけるラット海馬のシータ・ガンマカップリング2015

    • 著者名/発表者名
      中園智晶、高橋晋、櫻井芳雄
    • 学会等名
      第24 回海馬と高次脳機能学会
    • 発表場所
      岐阜市、岐阜県
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-11
  • [学会発表] 海馬場所細胞群の活動リプレイは記憶に基づくナビゲーション計画を表現する2015

    • 著者名/発表者名
      高橋晋
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸市、兵庫県
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-07-30
  • [学会発表] ルール学習中のラット海馬におけるシータ―ガンマ・カップリングはガンマ波のタイプによって異なる2015

    • 著者名/発表者名
      中園智晶、高橋晋、櫻井芳雄
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸市、兵庫県
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-07-30
  • [学会発表] Rule switching affects cross-frequency couplings in rat hippocampus2015

    • 著者名/発表者名
      Nakazono, T., Takahashi, S., Sakurai, Y.
    • 学会等名
      5th International Conference on Cognitive Neurodynamics 2015
    • 発表場所
      Sanya, China
    • 年月日
      2015-06-05 – 2015-06-05
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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