大脳皮質神経回路における機能単位の発生的基盤：二光子励起法と分子遺伝学による研究

• Project/Area Number: 12J04982
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松井 鉄平 九州大学, 医学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 神経回路 / 視覚 / 二光子顕微鏡 / 大脳皮質 / 発達

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、分子遺伝学的な手法と二光子励起法によるin vivoイメージングを用いて解析し、個々の神経細胞の機能的特徴と神経回路構造との関係を明らかにすることを目標とした。昨年度の研究では、新しく開発されたカルシウム感受性タンパク質GCaMPを使用し、マウスの一次視覚野において異なる高次視覚野に投射をする神経細胞の活動を軸索末端のカルシウム応答を観察することにより解析し一次視覚野神経細胞と皮質皮質間神経回路の関係を明らかにした。
本年度は更に、GCaMP3をCre-loxPシステムにより興奮性の神経細胞特異的に発現するマウスを用いて、一次視覚野、高次視覚野を含む大脳皮質のほぼ全域から自発的および刺激誘発的カルシウム応答を記録することが可能であることを見出した。この手法により、ヒトを被験者としたfMRI研究で示唆されてきた大域的神経回路構造が、神経活動を反映しているものであるとの証拠を得た。このように、本研究では主にマウスにおける実験により、本研究のテーマとしていた分子遺伝学的手法により神経細胞の機能と神経回路構造との関係を明らかにする試みに成功した。今後は、マウスの実験で培った来たGCAMPを用いたイメージング手法をネコやマーモセットなどの高等哺乳類における実験に適用することで、機能カラムの有無と局所・大域的神経回路との関係を明らかにしたいと考えている。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Target dependence of orientation and direction selectivity of corticocortical projection neurons in the mouse V1. (2013)
  • Author(s): Matsui T, Ohki K
  • Journal Title: Frontiers in Neural Circuits Volume: 7 Pages: 143-143
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional differentiation of memory retrieval network in macaque posterior parietal cortex (2013)
  • Author(s): Miyamoto, K., Osada, T., Adachi, Y., Matsui, T., Kimura, HM. Miyashita
  • Journal Title: Neuron Volume: 77 Issue: 4 Pages: 787-799
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2012.12.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] fMRI activity in the macaque cerebellum evoked by intracortical microstimulation of the primary somatosensory cortex : evidence for (2012)
  • Author(s): Matsui I, Koyano KW, Tamura K, Osada I, Adachi Y, Miyamoto K, Chikazoe J, Kamigaki T, Miyashita Y
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • Author(s): Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • Organizer: Vision Memory and Thought
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-06
• [Presentation] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • Author(s): Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • Organizer: Society for Neuorscience 2014
  • Place of Presentation: Wagshinton DC
  • Year and Date: 2014-11-17
• [Presentation] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • Author(s): Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • Organizer: Clock Sleep and Metabolism
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • Author(s): Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • Organizer: 日本神経科学大会 Neuro2014
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] マウス視覚野におけるターゲット特異的結合のin vivoカルシウムイメージング (2013)
  • Author(s): Matsui T, Kawashima T, Ohki K
  • Organizer: 日本神経科学大会 Neuro2013
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] サル後部頭頂葉における再認記憶想起中のfMRI活動 (2012)
  • Author(s): Miyamoto K, Osada T, Adachi Y, Matsui T, Kimura HM, Watanabe T,
  • Organizer: 日本神経科学大会 Neuro2012
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • Year and Date: 2012-09-20