哺乳類脳でのカルシンテニン機能探索：多重変異体を用いた組織・生理・行動学的解析

哺乳动物大脑中 Calsyntenin 功能的探索：使用多个突变体进行组织学、生理学和行为分析

基本信息

批准号：
18J21961
负责人：
森啓太
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

私はカルシンテニンと呼ばれるシナプスに存在する分子について、哺乳類における分子機能を明らかにすることを目標とし、研究を行ってきた。またこの研究の延長として、変異体の行動をより網羅的にまた動物種によらず汎用的に解析可能な機械学習手法の開発を行ってきたため、この2点について研究実施状況を以下に記す。1.カルンテニン分子の機能解析では表現型解析を進め論文に報告をまとめた。本年度はカルシンテニンモデルマウスのストレス応答異常を起こしていることを確認した。またこれまでの結果を論文としてまとめた。2.機械学習を用いた動物の行動の解析手法を開発した。当初研究計画の段階では予定をしていなかったが、昨年度より行っている表現型解析のために重要な手法の開発の研究に関しても一定の成果をえた。確率的な動物の行動を再現するための機械手法を開発。動物の行動をコンピュータ上で再現できるようになることは行動学において重要な課題である。しかしこれまで動物の確率的な行動を再現することは難しかった。そこで確率的な時系列データのモデリングに適した機械学習手法を応用することによりこの課題を解決するモデルを提案した。本研究はNeurIPS Learning meaningful representation of life workshopで発表し、また現在投稿論文のリバイス中である。動物の野生型動物とノックアウト動物の行動を解析していくにあたり、機械学習を用いて行動パターンをシステマティックに解析する手法を開発した。これはこれまでの仮説駆動型の表現型解析ではなくデータ駆動型の表現型解析を行うための重要な手法である。深層生成モデルと呼ばれる機械学習の手法でみられる表現学習という性質を利用して野生型動物とノックアウト動物をはじめとした異なるクラスに属する動物の行動の違いをデータ駆動的に抽出する手法を開発した。

我一直在研究一种名为 Calsyntenin 的分子，这种分子存在于突触中，目的是阐明其在哺乳动物中的分子功能。此外，作为这项研究的延伸，我们开发了一种机器学习方法，可以更全面、更普遍地分析突变体的行为，无论动物种类如何。下面介绍这两点的研究现状。 1.针对carntenin分子的功能分析，我们进行了表型分析，并总结成一篇论文。今年，我们证实Calsyntenin模型小鼠存在异常的应激反应。我们还在一篇论文中总结了迄今为止获得的结果。 2. 开发了一种利用机器学习分析动物行为的方法。虽然在最初的研究规划阶段并没有计划到这一点，但我们从去年开始进行的表型分析重要方法开发的研究也取得了一些成果。开发了一种机械方法来重现随机动物行为。能够在计算机上重现动物行为是行为学的一个重要挑战。然而，到目前为止，重现动物的概率行为仍然很困难。因此，我们提出了一种模型，通过应用适合概率时间序列数据建模的机器学习技术来解决这个问题。这项研究已在 NeurIPS Learning有意义的生命表征研讨会上发表，提交的论文目前正在修订中。在分析野生型和基因敲除动物的行为时，我们开发了一种利用机器学习系统分析行为模式的方法。这是进行数据驱动的表型分析而不是传统的假设驱动的表型分析的重要方法。我们开发了一种数据驱动的方法，利用称为深度生成建模的机器学习方法中的表征学习特性来提取不同类别的动物（包括野生型动物和基因敲除动物）之间的行为差异。