Multifaceted functional analysis of cerebro-cerebellar connections

大脳から小脳への連絡路には皮質橋小脳路（小脳顆粒細胞層への入力路）と皮質下オリーブ核小脳路（小脳プルキンエ細胞への入力路）という2つの伝達経路がある。本研究では、これらの経路を介して大脳から小脳へ受け渡される信号の特性(エラー信号、環境情報など)が脳状態(睡眠・覚醒)の違いによってどのような影響を受けるのかを明らかにし、運動学習やより高次な行動の制御における大脳と小脳の役割の違いを理解することを目的としている。本年度は、前年度に引き続き、自由行動下において大脳と小脳から同時記録する実験を行った。また、データ解析プログラムの拡張を行い、実験系全体を充実化させた。この系では、長時間の自由行動中のマウスの覚醒・睡眠状態を、脳活動と筋電図記録から判別し、覚醒中、睡眠中、麻酔下の3つの脳活動状態で、周波数帯域ごとに各脳領域の電場電位の解析を行い、活動性の相関の計測を行っている。その結果、各脳領域について行動の状態と脳活動の状態による特徴的な活動を検出し、さらに領域間の相関的および因果的関係についてのデータの蓄積を得ている。また、頭部固定マウスの系においては、光遺伝学的手法を用いて、小脳皮質においてプルキンエ細胞を光応答に基づいて同定する方法を用いてプルキンエ細胞の単純スパイクと複雑スパイクを計測し、データの蓄積を行った。これらにより、感覚刺激や自発運動による大脳小脳経路の活動を多面的に計測している。

大脳から小脳への連絡路には皮質橋小脳路（小脳顆粒細胞層への入力路）と皮質下オリーブ核小脳路（小脳プルキンエ細胞への入力路）という2つの伝達経路がある。本研究では、これらの経路を介して大脳から小脳へ受け渡される信号の特性(エラー信号、環境情報など)が脳状態(睡眠・覚醒)の違いによってどのような影響を受けるのかを明らかにし、運動学習やより高次な行動の制御における大脳と小脳の役割の違いを理解することを目的としている。本年度は、前年度に引き続き、自由行動下において大脳と小脳から同時記録する実験を行った。また、データ解析プログラムの拡張を行い、実験系全体を充実化させた。この系では、長時間の自由行動中のマウスの覚醒・睡眠状態を、脳活動と筋電図記録から判別し、覚醒中、睡眠中、麻酔下の3つの脳活動状態で、周波数帯域ごとに各脳領域の電場電位の解析を行い、活動性の相関の計測を行っている。その結果、各脳領域について行動の状態と脳活動の状態による特徴的な活動を検出し、さらに領域間の相関的および因果的関係についてのデータの蓄積を得ている。また、頭部固定マウスの系においては、光遺伝学的手法を用いて、小脳皮質においてプルキンエ細胞を光応答に基づいて同定する方法を用いてプルキンエ細胞の単純スパイクと複雑スパイクを計測し、データの蓄積を行った。これらにより、感覚刺激や自発運動による大脳小脳経路の活動を多面的に計測している。