小脳プルキンエ細胞による運動・非運動情報の符号化様式の解明

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動物は常に変化する内外環境に対して素早く適応し、意図した運動を行う。この運動制御・学習において小脳は重要な役割を果たす。小脳皮質の唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞の複雑スパイクは感覚運動情報を符号化し運動学習の基盤と考えられてきた。近年、報酬のような非運動情報も符号化していることが明らかになった。しかし、感覚運動情報と非運動情報が個々の細胞で統合されているかや、非運動情報の運動学習への寄与については不明である。本研究課題では、随意運動課題を行うマウスのプルキンエ細胞から２光子カルシウムイメージングと多点電極による計測を行い、複雑スパイクによる情報符号化様式と、その学習に伴う変化、変化に対する報酬の影響を明らかにする。令和４年度は自発レバー引き課題を行うマウスのプルキンエ細胞から２光子カルシウムイメージングで計測した複雑スパイクの情報符号化様式を検討した。符号化モデルを用いた解析法を適用し、一部の細胞で、複雑スパイクがレバーの軌跡やリッキングに関係する運動情報とともに報酬に関係する情報を符号化していることが明らかになった。また、似た情報を符号化している細胞は皮質内で近接していることが明らかになった。この結果について、学会で発表を行うともに、国際誌へ論文投稿を行った。また、異なる行動課題遂行中のマウス小脳から多点電極による計測も行い、プルキンエ細胞の複雑スパイクだけでなく単純スパイクやほかの細胞種における情報符号化様式の、より高い時間精度での解明やその学習に伴う変化を検討している。