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霊長類小脳ー大脳皮質回路における認知・感覚・運動機能への小脳入力の役割解明

阐明小脑输入对灵长类小脑-大脑皮层回路中认知、感觉和运动功能的作用

基本信息

批准号：
22KJ0153
负责人：
別府薫
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、小脳ー大脳の神経連絡が動物の認知行動に及ぼす影響を調べる。小脳は、大脳皮質と連携しながら、運動の学習や制御といった役割を担うのみならず、認知機能にも関与する。霊長類を用いた解剖学的研究から、大脳皮質のほぼ全体が、それぞれ小脳の異なる領域と神経ループを形成していることが示されている。しかし、小脳から大脳皮質への神経作用が、大脳皮質の神経活動や動物の運動行動にどのような役割を担うのか、明らかではない。そこで本研究では、認知行動タスクを行うサルから大脳皮質の神経活動を電気記録し、小脳核を光刺激によって神経活動亢進させた場合の、大脳皮質の発火パターン変化や脳波同期性の変化について調べる。本年度は、小脳神経核を特異的に刺激するために、小脳核の上方に位置する後頭葉から電気記録用の針電極を下ろし、小脳皮質、小脳核の領域を特定する手法を確立した。また、ウイルス感染法によって小脳核に光感受性CHR2を発現させる手法を確立した。現在は1頭のサルにおいて、頭蓋骨上にチャンバー留置し、チャンバー内の骨を開頭する手術を行った。そのサルを用いて、小脳核へ針電極を下して電気記録する実験を行っている。また、大脳皮質の各層に局在する神経細胞を多数同時記録して解析するために、Kilosort, Phy、Matlabを駆使した解析手法を確立した。スパイクソーティング法や相互相関解析法を用いることにより、大脳皮質の各層における神経発火パターンが、動物の感覚・運動の情報処理にどのような機能をもつのか、小脳からの入力を光操作した場合にどのようなモジュレーションがかかるのかを今後明らかにする。

This study aims to investigate the effects of small and large brain connections on cognitive behavior and brain function in animals. Small and large cortex links, motor control, work, cognitive function The study of anatomy of the long cortex is carried out in the whole body of the large cortex, and the formation of the small cortex and the different regions of the brain is carried out in the middle. Neurological activity of the cortex macrophysis and animal locomotion In this study, the cognitive activity of the cortex was recorded electrically, and the neuroactivity of the nucleus was stimulated by light. This year, the method of specific stimulation of the small nucleus, the upper position of the small nucleus, the needle electrode for electric recording, the lower part of the small cortex and the small nucleus was established. The method of photosensitivity CHR2 detection in small nuclei was established by using the method of infection. Now, the head and the skull are left in place, and the bones in the skull are opened. For the purpose of electrical recording, a small core electrode is used. The analysis method of Kilosort, Phy and Matlab was established by recording most of the neurons in each layer of the cortex simultaneously. The correlation analysis method is used to analyze the relationship between brain function and sensory function in the cortex, animal sensory function and motor function in the cortex, and the interaction between brain function and sensory function.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Graded sign inversion via inhibitory networks in cerebellar cortex

通过小脑皮层抑制网络进行分级符号反转

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hayashi;M.;& Palmgren;M;Kaoru Beppu
通讯作者：
Kaoru Beppu

Synaptic pruning through glial synapse engulfment upon motor learning

运动学习时通过神经胶质突触吞噬进行突触修剪

DOI：
10.1038/s41593-022-01184-5
发表时间：
2022
期刊：
Nature Neuroscience
影响因子：
25
作者：
Morizawa Yosuke M.;Matsumoto Mami;Nakashima Yuka;Endo Narumi;Aida Tomomi;Ishikane Hiroshi;Beppu Kaoru;Moritoh Satoru;Inada Hitoshi;Osumi Noriko;Shigetomi Eiji;Koizumi Schuichi;Yang Guang;Hirai Hirokazu;Tanaka Kohichi;Tanaka Kenji F.;Ohno Nobuhiko;Fukazawa
通讯作者：
Fukazawa

Optogenetic stimulus-triggered acquisition of seizure resistance