研究組織・メンバー

A02:認知・運動における多領野間脳情報動態の光学的計測と制御

研究代表者
喜多村和郎・山梨大学大学院総合研究部・教授
WEBhttp://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/physio02

分担研究者
徳田　功・立命館大学理工学部・教授
山崎美和子・北海道大学大学院医学研究科・准教授
Hoang Thien Huu・株式会社国際電気通信基礎技術研究所・研究員

紹介文本文

　多脳領野間の情報動態によって創発される現象を解明するモデルとして、モジュール構造が明確な小脳と大脳の連関に着目し、大脳―小脳モジュール内およびモジュール間における情報動態が、認知行動における創発現象（内部モデルの形成とそれによる司令の生成）を実現するメカニズムを解明することを目的とする。そのために、1）大脳―小脳間の機能的結合の網羅的なマッピング、2）大脳―小脳連関における情報動態と内部モデル獲得機構の解明、3）大脳―小脳間の連関による高次脳機能の情報動態の解明、に取り組む。これまでの脳科学における基本概念である脳機能局在論から脱却し、脳機能が多領野間の動的な連関により生み出されることを細胞レベルで証明するために、本計画研究では、多領野間の活動連関や広範囲の活性化アンサンブルを可視化する方法を確立する。具体的には、運動課題やGo/No-go課題、遅延課題を学習中の動物において、前頭皮質、感覚運動皮質や小脳の多領野における細胞活動を高感度かつ広範囲に計測・制御する技術を用いて得られる結果を、神経解剖学や数理モデル解析と組み合わせることで、最終的に、運動や高次機能に関する情報が、大脳―小脳間でどのように転送・変換・統合され、内部モデルとして貯蔵されるのかを明らかにすることを目指す。

図1　大脳小脳連関動態の光学的計測と制御

文献

Tsutsumi S, Yamazaki M, Miyazaki T, Watanabe M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K (2015) Structure-function relationships between aldolase C/zebrin II expression and complex spike synchrony in the cerebellum. J Neurosci 35: 843-852.
Tada M, Takeuchi A, Hashizume M, Kitamura K, Kano M (2014) A highly sensitive fluorescent indicator dye for calcium imaging of neural activity in vitro and in vivo. Eur J Neurosci 39: 1720-1728.
Kitamura K, Kano M (2013) Dendritic calcium signaling in cerebellar Purkinje cell. Neural Netw 47: 11-17.