海馬回路機能の出入力相関とシナプス可塑性の大規模イメージング

• Project/Area Number: 18021008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 池谷 裕二 The University of Tokyo, 大学院・薬学系研究科, 准教授 (10302613)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2007: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: イメージング / カルシウム / 神経回路 / 海馬 / カルシウム画像化 / シナプス可塑性

Research Abstract

脳は個性ある神経細胞たちの集合体であり、それらの相互作用によって統合的な機能を発揮している。本研究では多ニューロンCa2+画像法(fMCI)を用い、単一細胞レベルの解像度を保持したまま数百個のニューロン活動を同時記録し、その時空パターンを解析を試みた。ニポウ板の回転数を高めることで世界最高の超高速fMCIに成功した。現在の最高到達点は2000Hzであるが、しかし、実用的には500Hzで撮影するのが無難であるように思われる。スパイク高速自動検出方法を確立した。これによってスパイク抽出過程における人為的なミスを大幅に減らすことができた。現在、学術論文としてまとめている。マウス急性スライス標本でカルシウム色素の負荷率の部位差を詳細に検討し、こちらも現在、学術論文としてまとめている。
以上で達成した超高速イメージングを用いて、海馬CA3野の自発活動の内部構造の解析を行った。安定した画像取得を得るため毎秒500フレームの画像取得に留めた。すなわち2msの時間分解能で活動を捉えた。自発活動に潜む同期活動に着目し、同期ペア数を数えた。この数値を慎重に設定した2種のSurrogateデータと比較することで、同期活動は10ms以下の高い時間精度をもっていることが明らかになった。ダイナミッククランプを用いることで、この時間精度は、ベキ分布的に同期した入力によって発現されていることを突き止めた。こちらも現在、学術論文としてもとめている。

Research Products

• [Journal Article] Regional difference in stainability with calcium-sensitive acetoxymethyl-ester probes in mouse brain slices (2008)
  • Author(s): Namiki, S., Sasaki, T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Int. J. Neurosci (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-range axonal calcium sweep induces axon retraction (2008)
  • Author(s): Yamada, R.X., Sasaki, T., Ichikawa, J., Koyama, R., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • Journal Title: J. Neurosci (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oseltamivir enhances hippocampal network synchronization (2008)
  • Author(s): Usami, A., Sasaki, T., Satoh, N., Akiba, T., Yokoshima, S., Fukuyama, T., Yamatsugu, K., Kanai, M., Shibasaki, M., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • Journal Title: J. Pharmacol. Sci. (In press)
  • NAID: 10024320224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Active hippocampal networks undergo spontaneous synaptic modification (2007)
  • Author(s): Tsukamoto-Yasui, M., Sasaki, T., Matsumoto, W., Hasegawa, A., Toyoda, T., Usami, A., Kubota, Y., Ochiai, T., Hori T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • Journal Title: PLoS One 2 Pages: 1250-1250
  • Peer Reviewed
• [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 CAI 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
• [Presentation] Multineuronal computation by hippocampal polysynaptic networks (2007)
  • Author(s): Kimura, R., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • Organizer: 第37回北米神経科学会年会
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Complex topology underlies pairwise spike synchronization (2007)
  • Author(s): Takahashi N., Sasaki. T., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • Organizer: 第37回北米神経科学会年会
  • Place of Presentation: サンディエゴ
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Remarks]
  • URL: http://gaya.jp/publication/