| Project Area | Morphological features and gene expression patterns underlying hub neurons |
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| Project/Area Number |
20H05775
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Murayama Masanori 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (30578901)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥62,790,000 (Direct Cost: ¥48,300,000、Indirect Cost: ¥14,490,000)
Fiscal Year 2022: ¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥20,670,000 (Direct Cost: ¥15,900,000、Indirect Cost: ¥4,770,000)
Fiscal Year 2020: ¥22,490,000 (Direct Cost: ¥17,300,000、Indirect Cost: ¥5,190,000)
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| Keywords | 記憶の固定化 / 大脳新皮質 / ハブ細胞 / 広視野２光子顕微鏡 / ネットワーク / 広視野2光子顕微鏡 / ネットワーク解析 / クラスタ細胞 / 一細胞RNAシーケンス |
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| Outline of Research at the Start |
本領域研究では、広視野2光子顕微鏡を用いることで観察範囲の限界を突破し、1）個々の神経活動情報をもとに領域間での相互作用の要となるハブ細胞を同定する。さらに、2）神経活動情報と遺伝子発現情報を統合させる新規の技術基盤を確立し、同定したハブ細胞の剛軟因子、すなわち神経細胞形態（剛）と遺伝子発現変動（軟）を多角的に探索することで、脳機能発現に重要なハブ性決定要因を解明する。その上で、3）遺伝子発現データ単独からハブ細胞を逆推定するモデルを構築し、精神疾患においてハブ性の乱れが病態に寄与するのか検証する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In order to capture neural activity associated with the consolidation of tactile perceptual memories during sleep, we conducted experiments utilizing a texture recognition task developed in our laboratory. To visualize the neural activity, we utilized fast and wide-field two-photon microscopy. A detailed account of the experimental workflow and relevant methodologies employing this microscopy technique was summarized and published as a protocol paper (Oomoto et al., STAR protocols, 2021). To investigate the potential involvement of hub cells in memory consolidation, we examined whether the composition of the hub cell population undergoes dynamic changes before and after the tactile perception memory task. Our findings revealed that the composition of the hub cell population becomes destabilized when mice form perceptual memories.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまでに我々は、脳内において100以上の他のニューロンと協調的に活動する非常にレアなハブ細胞を報告していたが、これら細胞が脳機能と関連するかは不明のままであった。今回の研究では、マウスが知覚記憶を形成すると、ハブ細胞集団の構成が不安定化することを見出した。我々は、この結果は、ハブ細胞を含む従来のネットワークに脳が新しい情報を書き込んでいる過程を捉えていると推察する。
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