スキル学習を駆動する線条体－大脳皮質間の神経回路基盤の解明

阐明纹状体和大脑皮层之间驱动技能学习的神经回路基础

• 批准号: 21K11556
• 负责人: 瀬戸川 将
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11556/
• 关键词: 大脳基底核; 線条体; 学習; スキル; 手続き記憶; 大脳皮質; スポーツ科学; 運動スキル

先行研究では、脳広範囲に位置する行動の獲得・実行を担う神経回路が覚運動スキルの学習過程にシフトすることを報告している。この神経回路シフトのメカニズムを解明するためには、脳広域から学習依存性の神経活動変化を計測する技術が必要となる。しかしながら、小動物の脳広範囲から神経活動を計測する既存の技術の多くは時空間解像度が低く、より広範囲から高い時空間解像度で計測可能な新技術の開発が求められていた。本研究では、前述の問題を解決するために小動物用の新たな皮質脳波計の開発に取り組んできた。昨年度は、最大32チャンネルの記録電極を具備した薄膜型脳波デバイスの試作品を用いて、マウスに実装する手技を確立した。今年度は、記録電極数を最大64チャンネルに増設した新規デバイスを完成させ、皮質脳波が計測可能か実証実験を行った。薄膜型皮質脳波デバイスはマウスの大脳皮質の上部（体性感覚野）に設置した。計測実験では、頭部を固定した覚醒状態のマウスの前面に設置したチューブとLEDから、低流量の空気による髭への体性感覚刺激とLED点滅による光刺激をランダムに呈示した。実験中の皮質脳波は薄膜型デバイスにより記録した。その結果、本実験では体性感覚刺激による感覚誘発電位が検出される一方で、視覚刺激に対する電位変化が検出されないことを確認した。これにより、我々が開発したデバイスにおいて特定の感覚刺激に応じた皮質脳波が記録・検出可能であることを確認した。

先前的研究报告说，负责获取和实施位于广泛大脑区域的行为的神经回路转向了感官运动技能的学习过程。为了阐明神经转移的机理，必须使用依赖学习依赖的神经活动的技术从广泛的大脑区域变化。但是，许多现有的技术用于测量小动物中大脑广泛的神经活动的时空分辨率较低，并且有必要开发新技术，这些技术可以从更广泛的范围到更高的时空分辨率进行测量。在这项研究中，我们一直在为小动物开发一种新的皮质脑电图来解决上述问题。去年，我们建立了一种使用配备有记录电极最多32个通道的原型薄膜EEG设备在鼠标上实现的技术。今年，我们完成了一个新设备，其记录电极数量增加到最多64个通道，并进行了演示实验，以确定是否可以测量皮层脑波。将薄膜皮层脑电图设备放置在小鼠的大脑皮层（体感皮质）上方。在测量实验中，从管子中随机呈现了低流速和由于LED闪光引起的光刺激对胡须的体感觉刺激，并将LED放在清醒小鼠的前部，其头部固定。使用薄膜装置记录实验期间的皮质脑电图。结果，已经证实，在本实验中检测到由于体感刺激引起的感官诱发电位，但未检测到视觉刺激的潜在变化。这证实了我们开发的设备可以记录并检测出对特定感觉刺激的皮质脑电图。

项目成果

最先端の神経科学研究に活用するマイクロ LED プローブの開発

开发用于尖端神经科学研究的 micro-LED 探针

• 发表时间: 2022
• 作者: 関口 寛人;安永 弘樹;西川 敦;Alexander Loesing;瀬戸川 将;大川 宜昭
• 通讯作者: 大川 宜昭

神経細胞の効果的な光刺激に向けた マイクロLEDプローブの脳内の温度評価

使用 Micro LED 探针评估大脑温度，对神经元进行有效的光学刺激

• 发表时间: 2022
• 作者: 安永 弘樹;竹内 響;水口 公陽;西川 敦;Alexander Loesing;瀬戸川 将;大川 宜昭;関口 寛人
• 通讯作者: 関口 寛人

脳に密着可能な広域脳領域を標的とするフレキシブル μLED の開発

开发可与大脑紧密接触并针对广泛大脑区域的柔性μLED

• 发表时间: 2022
• 作者: 北出泰己 ; 松平颯 ; 神田稜太 ; 西川敦 ; Alexander. Loesing ; 瀬戸川将 ; 大川宜昭 ; 関口寛人
• 通讯作者: 関口寛人

Needle-Shape Multifunctional Neural Probe Integrated with Light-Emitting Diodes and Fluidic Channel

集成发光二极管和流体通道的针状多功能神经探头

• 发表时间: 2022
• 作者: Oya Kakeru;Ohkawa Noriaki;Yasunaga Hiroki;Setogawa Susumu;Nishikawa Atsushi;Alexander Loesing;Sekiguchi Hiroto
• 通讯作者: Sekiguchi Hiroto

マイクロ LED による脳内光減衰特性と生体光刺激の実証

使用 micro-LED 演示大脑中的光衰减特性和生物光刺激

• 发表时间: 2022
• 作者: 安永弘樹 ; 水口公陽 ; 大屋翔 ; 竹内響 ; 西川敦 ; Alexander. Loesing ; 瀬戸川将 ; 大川宜昭 ; 関口寛人
• 通讯作者: 関口寛人