バーチャルリアリティーを用いた海馬の場所細胞の新しい機能の解析

利用虚拟现实分析海马位置细胞的新功能

• 批准号: 22KJ1900
• 负责人: 立木 佑宇人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1900/
• 关键词: 神経科学; 空間学習; 海馬; 動物行動学; マウス; イメージング

本研究は、海馬の場所細胞が空間中の状態遷移をコードしているという仮説を生物学的に検証することを目的としています。この目的を達成するために、仮想現実（VR）空間を用いた行動実験系と海馬のカルシウムイメージングによる神経活動計測を実施しました。今年度に実施した内容は、関連する論文の発表、VR実験系の構築、VR実験時のカルシウムイメージングによる脳活動の計測の成功、および解析方法の探求です。具体的には、テレポーテーションという現実には起こりえない現象をVRを用いてマウスの行動実験課題に組み込み、物理空間と状態空間を分離した新奇の行動実験系を構築しました。構築したVR行動課題中のマウスの海馬場所細胞の活動パターンを、脳内視鏡を用いた神経活動イメージングによって計測し、海馬の場所細胞の神経活動が本仮説を支持するかどうかを検証しました。今年度の発表論文では、マウスの大規模空間学習における探索戦略の違いを明らかにしました。この研究成果は、状態遷移をコードしていると考えられる場所細胞の発見に繋がる可能性があります。今後の研究展望としては、応募時の海馬でのsuccessor representation検証のためのVR実験を続けること、病理モデルマウスを用いた探索戦略の違いの検証や神経活動の計測による深堀り、および、VRを用いたより環境がコントロールされたBM実験系の構築に挑戦することが挙げられます。これらの研究を通じて、場所細胞が状態遷移をコードしているという仮説の生物学的検証が進められることが期待されます。

这项研究旨在从生物学角度验证将细胞置于海马体中以进行空间状态转换的代码的假设。为了实现这一目标，我们使用虚拟现实（VR）空间和使用海马钙成像的神经活动测量进行了行为实验系统。今年的活动包括发表相关论文、构建VR实验系统、在VR实验中成功利用钙成像测量大脑活动以及探索分析方法。具体来说，我们利用VR将现实中不可能发生的隐形传态现象融入到小鼠行为实验任务中，创建了一种新颖的物理空间与状态空间分离的行为实验系统。我们使用脑内窥镜通过神经活动成像测量了小鼠在构建的 VR 行为任务期间海马位置细胞的活动模式，并验证了海马位置细胞的神经活动是否支持这一假设。在今年的论文中，我们阐明了小鼠大规模空间学习中搜索策略的差异。这项研究的结果可能会导致发现被认为编码状态转换的位置细胞。未来的研究前景包括继续进行VR实验以验证应用时海马体中的后继表征，使用病理模型小鼠验证搜索策略的差异，以及通过测量神经活动进行更深入的挖掘，其中一个例子是构建BM实验系统的挑战。具有更受控的环境。通过这些研究，我们希望推进位置细胞编码状态转换这一假设的生物学验证。

项目成果

Scale space calibrates present and subsequent spatial learning in Barnes maze in mice

尺度空间校准小鼠巴恩斯迷宫中当前和随后的空间学习

• DOI: 10.1101/2022.12.14.520510
• 发表时间: 2022
• 作者: Tachiki Yuto;Suzuki Yusuke;Kurahashi Mutsumi;Oki Keisuke;Mavuk ?zg?n;Nakagawa Takuma;Ishihara Shogo;Gyoten Yuichiro;Yamamoto Akira;Imayoshi Itaru
• 通讯作者: Imayoshi Itaru