運動の速度や周期を決定する脳内機構の解析

分析决定运动速度和周期的大脑机制

基本信息

批准号：
22K06491
负责人：
道川貴章
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

脳の活動には様々な周波数帯成分が含まれている。一方、脳の出力である運動にも様々な周波数成分が含まれているが、両者の関係は必ずしも明らかではない。本研究では、超広視野マクロ顕微鏡と蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）型の蛍光カルシウムセンサーyellow camelon2.60を組み合わせたマウス全脳（大脳皮質および小脳皮質背側全域）のニューロン活動を光学的に計測する手法をもとに、独立成分分析により機能セグメント（同期した自発発火を起こすニューロンの集団）を同定することで、従来用いられてきた脳波計測等では困難であった「大脳皮質および小脳皮質の機能単位（セグメント）毎に各周波数帯のパワーと位相を高精度に計測する手法」を確立した。この手法を用いて、給水口を舐めて水を飲むリッキング動作中のマウスの脳活動を計測し、運動に伴って活動が変化する周波数帯及びそれらが観察される大脳皮質及び小脳皮質の領域の同定を試みた。その結果、リッキングのリズムを含む複数の周波数帯の脳活動において、同じ周期で連続して実行されるバースト状のリッキング動作の開始時に大脳皮質および小脳皮質の広範な領野でニューロンの活動が特定の位相に揃うことを見出した。さらに、ベイズ推定を用いることで、これらの領野の脳活動からリッキングが開始される時刻を解読可能であることを明らかにした。以上の結果により、自発的な運動の開始の決定に、大脳皮質および小脳皮質の広範な領野の複数の周波数帯の活動が関与していることが示唆された。

大脑活动包含各种频带成分。另一方面，运动是大脑的输出，还包含各种频率组件，但是两者之间的关系并不总是很清楚。在这项研究中，我们建立了一种光学测量整个小鼠大脑神经元活性的方法（脑皮质和大脑皮质的背区域），将超宽的大型巨型显微镜与荧光共振能量转移（FRET）-pepe荧光级别的callient callient callient callient callient cansely camely camely camely camely camely camely camel and neagiun semant and neakey seain semant and neaker younds neacty seain semant and ney sey（以及识别），并识别该功能（并识别），并识别该功能。使用独立的组件分析同步自发触发），我们建立了一种方法，该方法可以准确测量每个功能单元（段）的每个频带的功率和相位，而在常规EEG测量中已在EEG测量中很难执行的大脑皮层和小脑皮层的每个功能单元（段）。使用这种技术，我们在舔水和饮用水过程中测量了小鼠的大脑活动，并试图识别活动随着运动而变化的频带以及大脑和小脑皮层的区域，并且观察到了这些频段。结果，我们发现在多个频带中的大脑活动中，包括舔的节奏，在特定阶段的神经元活性在爆发舔操作开始时，在广泛的大脑和小脑皮层中在特定阶段对齐，在同一循环中执行性能。此外，通过使用贝叶斯估计，可以揭示出从这些区域中大脑活动开始的时间。这些结果表明，较宽的皮质和小脑皮层的多个频带参与了开始自发运动的决定。