Revelation of the neuronal mechanism of motor learning using the methods to express genes in particular neuronal pathways

• Project/Area Number: 18K19371
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2019-2020); The University of Tokyo (2018)
• Principal Investigator: Masamizu Yoshito 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, 副チームリーダー (90608530)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: in vivo カルシウムイメージング / 運動学習 / アデノ随伴ウイルス / カルシウムイメージング / ２光子カルシウムイメージング / 2光子カルシウムイメージング

Outline of Final Research Achievements

Our goal is to reveal the neuronal mechanism of motor learning using the methods to express genes in particular neuronal pathways. We investigated infection patterns of several types of adeno-associated viruses (AAV) in rodent and primate brains. We revealed that AAV exhibited anterograde transsynaptic spread properties. In the future, we would like to reveal the neuronal mechanism of motor learning using pathway-specific manners through their neuronal tropisms and infection patterns.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は、げっ歯類および霊長類の脳に経路特異的に遺伝子発現させる方法を開発した。この方法を用いて、様々な精神・疾患モデルの脳に蛍光カルシウムセンサーを発現させて、顕微鏡下で脳の活動を計測することによって、疾患における神経ネットワーク変容の理解に役立てることが期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Arm movements induced by noninvasive optogenetic stimulation of the motor cortex in the common marmoset (2019)
  • Author(s): Ebina Teppei、Obara Keitaro、Watakabe Akiya、Masamizu Yoshito、Terada Shin-Ichiro、Matoba Ryota、Takaji Masafumi、Hatanaka Nobuhiko、Nambu Atsushi、Mizukami Hiroaki、Yamamori Tetsuo、Matsuzaki Masanori
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 116 Issue: 45 Pages: 22844-22850
  • DOI: 10.1073/pnas.1903445116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Two-photon calcium imaging in the motor cortex of non-human primates during movement task (2020)
  • Author(s): Yoshito Masamizu
  • Organizer: The 9th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 構成的アプローチによって脳の情報処理機構を解明するための基盤技術開発 (2019)
  • Author(s): 正水 芳人
  • Organizer: 行動の多様性を支える神経基盤とその動作様式の解明
• [Presentation] Two-photon calcium imaging in the motor cortex of common marmosets during upper-limb movement tasks (2018)
  • Author(s): 正水 芳人
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Book] ブレインサイエンス・レビュー ２０２０ (2020)
  • Author(s): 正水 芳人(担当:分担執筆, 範囲:霊長類脳のin vivo 2光子カルシウムイメージング)
  • Total Pages: 20
  • Publisher: クバプロ
• [Book] マーモセットラボマニュアル 、6.2 2光子顕微鏡を用いた脳のin vivoカルシウムイメージング (2018)
  • Author(s): 正水 芳人、松崎 政紀
  • Total Pages: 6
  • Publisher: アドスリー
  • ISBN: 9784904419786