「ニューロン-グリア-血管」-異種細胞ネットワーク機能の大規模なリアルタイム解析

• Project/Area Number: 17650090
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 池谷 裕二 東京大学, 大学院薬学系研究科, 講師 (10302613)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 海馬 / 神経回路 / カルシウム画像化 / グリア / アストロサイト / 神経活動

Research Abstract

中枢神経系は膨大数のニューロンと、これよりさらに多数のダリア細胞から成立している。古典的な解釈では、ダリア細胞の役割は周辺のニューロンの足場もしくはエネルギー補給といった"脇役"であると考えられてきたが、近年、複雑な神経機能の遂行にダリア細胞が決定的な役割を演じていることが明らかになってきた。本年度は、ダリアと神経ネットワークの活動を統合的に理解する目的で、我々が近年改良を重ねてきたCaイメージング法を海馬スライスに応用することで、異種細胞ネットワークの活動を高次元で記述することを目指した。
まず、ニポウ板型の共焦点顕微鏡システムを構築し、画像取得とパッチクランプ装置と刺激装置をメタモルフ環境のジャーナルによって同期させることに成功した。さらにNikon製の低倍率かつ高NAの高性能の対物レンズに0.7倍の中間変倍を組み合わせることで、200個を超えるアストロサイトから記録することが可能になった。アストロサイトはsulphorhpdaime101で同定した。
アストロサイトは自発的にCa振動を示した。そこで全てのペアに対してCross Correlationを計算したところ、特定の細胞集団に高い相関が認められた。ペア相関をもとに、相関ネットワークを抽出すると、その構造はSmall-Worldnessを備えていた。またその構造は時間依存的に転移していく.ことも明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Metastability of active CA3 networks (2007)
  • Author(s): Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: J. Neurosci 27 Pages: 517-528
• [Journal Article] Soluble guanylyl cyclase inhibitor prevents Sema3F-induced collapse of axonal and dendritic growth cones of dentate granule cells (2007)
  • Author(s): Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull 29 Pages: 796-798
  • NAID: 110005602188
• [Journal Article] Integrative spike dynamics of rat CA1 neurons : a multineuronal imaging study (2006)
  • Author(s): Sasaki, T., Kimura, R., Tsukamoto, M., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: J. Physiol. 574 Pages: 283-290
• [Journal Article] Nitric oxide/cyclic guanosine monophosphate-mediated growth cone collapse of dentate granule cells. (2006)
  • Author(s): Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Neuroreport 17 Pages: 661-665
• [Journal Article] Multineuronal calcium imaging (MCI) -多ニューロン活動を可視化して脳ネットワーク機能を解明する (2006)
  • Author(s): 佐々木拓哉, 高橋直矢, 宇佐美篤, 池谷裕二
  • Journal Title: Pharma VISION NEWS 8 Pages: 20-23
• [Journal Article] 苔状線維発芽は側頭葉てんかんの治療ターゲットとなるか (2006)
  • Author(s): 池谷裕二
  • Journal Title: 日本薬理学雑誌ファーマコロジカ 127 Pages: 355-361
• [Journal Article] Single neurons can induce phase transitions of cortical recurrent networks with multiple internal states. (2006)
  • Author(s): Fujisawa, S., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Cereb.Cortex (in press)
• [Journal Article] Hippocampal CA1 synaptic plasticity as a gamma transfer function. (2006)
  • Author(s): Tamura, H., Ikegaya, Y., Shiosaka, S.
  • Journal Title: Neuroscience (in press)
• [Journal Article] Dynamic synapses as archives of synaptic history : State-dependent redistribution of synaptic efficacy in the rat hippocampal CA1 (2005)
  • Author(s): Yasui, T., Fujisawa, S., Tsukamoto, M., Matsuki, N., Ikegaya,Y
  • Journal Title: J.Physiol.(Lond.) 566 Pages: 143-160
• [Journal Article] Large-scale imaging of cortical network activity with calcium indicators. (2005)
  • Author(s): Ikegaya, Y., Bon-Jego, M., Yuste, R.
  • Journal Title: Neurosci.Res. 52 Pages: 132-138
  • NAID: 10016476416
• [Journal Article] Calcium imaging of cortical networks dynamics. (2005)
  • Author(s): Cossart, R., Ikegaya, Y., Yuste,R
  • Journal Title: Cell Calcium 37 Pages: 451-457