2015 Fiscal Year Annual Research Report
呼吸中枢に自励的同期現象を生成するニューロン・アストロサイト間の機能的結合の解明
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26280109
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| Research Institution | The Institute of Statistical Mathematics |
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Principal Investigator |
三分一 史和 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (30360647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾家 慶彦 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (50396470)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生体イメージングデータ時空間解析 / 神経情報学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は脳幹内のpreBotzinger complex(preBotC)における興奮性ニューロンと抑制性ニューロンを区別しながら各々の活動を記録するための実験方法とニューロン間のネットワーク推定を定量化する方法論的研究を行った。
実験においては、遺伝子組換えマウスのサンプルを用いてカルシウムイメージングと局所細胞外電位(LFP)の計測を行い、この過程で、抑制性ニューロンの呼吸リズムの生成における役割を調べるために、抑制性ニューロンの機能阻害は、薬理阻害とレーザーアブレーション法による細胞焼却除去を2つの方法を試み、計測条件や実験手順の検討を行った。
解析においては、解析システムの更新や計測条件が異なるために昨年度に開発したデータのプリプロセッシング法を適用できないことがわかり、本年度に計測したデータにカスタマイズするために多くの点を変更する必要に迫られ、特にプリプロセッシングの重要な部分である計測時のモーションアーチファクトを除去するための画像解析方法と最適化アルゴリズムの検討を行った。その結果、画像補正においてタイムフレーム毎に推定したアフィンパラメーターを直接用いるのではなく、逐次的に平滑化パラメーターを用いるのがより安定した方法であるという結論に至った。そして、相互相関解析法などの時空間解析方法の適用を可能とするための適切なプリプロセッシングの手順を確立し、抑制性ニューロンの活動を阻害する前後のニューロンネットワーク構造の定量化にとりかかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
画像解析において、理論的に推定した結果と実際のデータ解析の結果にずれがあることが認められ、この原因が解析に用いている数値解析用のプログラミング言語のバグであることが判明し、原因の特定とプログラミング言語の開発会社の技術者とのやり取りに多くの時間が消費されてしまった。
また、レーザーアブレーション法による細胞除去処理の際に予想外の結果が得られ、結果検討のために追加実験が必要となったのも当初の予定から遅れている原因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終的な目的である興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの相関性、因果性の定量化に向けた解析を行うため、大量に計測したデータに優先順位をつけ、なるべく効率的に研究を推進できるよう工夫する。
実験においては、レーザーアブレーション法に用いるレーザーの強度と照射時間など脳幹部位の構造に対応した条件を導き出し、より精度が高く効率的な計測をすすめす。
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| Causes of Carryover |
データ解析と実験において、解析システムの不具合や予想外の現象が確認され、それらの原因の究明と対応のため当初の予定より研究が遅れているため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ドイツゲッチンゲン大学での実験体制の再調整や解析システムの見直しのため共同研究者との打ち合わせをより高頻度に行い、研究の効率化を図る。
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