| Project Area | Design and Build of Brain by Emergence and Transition of Multidimensional Spontaneous Activity |
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| Project/Area Number |
22H05094
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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 (IV)
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
水野 秀信 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉川 直 (中川直) 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥38,350,000 (Direct Cost: ¥29,500,000、Indirect Cost: ¥8,850,000)
Fiscal Year 2024: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
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| Keywords | 2光子イメージング / カルシウムイメージング / 大脳皮質 / 樹状突起ダイナミクス / 同期的神経活動 / 生体脳イメージング / 生体光遺伝学 / 末梢感覚入力 / 非侵襲的治療 / 同期活動 / 光遺伝学 / 活動依存的回路形成 |
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| Outline of Research at the Start |
大脳皮質には発達に伴いパターンの変化する自発的同期活動（多元自発活動）が存在し、神経回路形成に関与すると考えられる。しかし、多元自発活動と回路形成の因果関係は未だに不明である。本研究では、まず発達期大脳皮質の同期活動パターンの遷移を明らかにする。次に、大脳皮質神経回路形成と相関のある同期活動パターンを同定する。さらに、新生仔の大脳皮質における細胞レベルの光遺伝学的神経活動操作法を新しく開発し、回路形成が破綻した動物モデルに対し回路形成と相関のある同期活動を与えることで、正常な回路形成を誘導できるか否かを調べる。これらにより大脳皮質回路形成と同期活動の因果関係を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質には発達に伴いパターンの変化する自発的同期活動（多元自発活動）が存在し、神経回路形成に関与すると考えられる。しかし、多元自発活動と回路形成の因果関係は未だに多くが不明である。本研究の目的は、大脳皮質回路形成と多元自発活動の因果関係を解明するために、①大脳皮質神経回路形成と相関のある同期活動パターンを同定すること、②新しく開発する新生仔脳深部光遺伝学的手法によって回路形成が破綻した動物モデルに対し回路形成と相関のある同期活動を与え正常な回路形成を誘導できるか否かを調べること、である。本年度の研究進展を以下にまとめる。
研究①
2022年度の研究により、新生仔マウス大脳皮質を生体2光子カルシウムイメージングし、大脳皮質第4層細胞の自発活動パターンの遷移と樹状突起ダイナミクスの同時観察データを取得していた。2023年度のデータ解析により、特定の自発活動パターンが樹状突起ダイナミクスと相関があることを示す予備結果を得た。
研究②
2022年度の研究により、大脳皮質第4層細胞に光依存的チャネルとカルシウムインディケータを同時発現させる系を構築できていた。2023年度の研究により、生体光刺激によって光依存的チャネルが活性化されていることを示す予備結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究①②について、スケジュールの通り、取得したデータの解析を進められたため。
また、2024年度の実験で用いる遺伝子組換え動物の繁殖を完了できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体光遺伝学法を用い、多元自発活動のパターンを同期/非同期させる介入実験を行う。
活動パターンを同期/非同期させた細胞の樹状突起発達の変化を確認する。
また、活動同期の低下かつ樹状突起発達の障害がみられるNMDA受容体欠損細胞の活動を同期させることで、樹状突起発達が改善するか否かを検討する。
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