| Project/Area Number |
19K06913
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Teikyo University (2022-2023)
Toyo University (2019-2021) |
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Principal Investigator |
吉田 崇将 帝京大学, 医学部, 助教 (50525904)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 感覚統合 / 広域カルシウムイメージング / 多波長蛍光イメージング / マウス / 大脳皮質 / 二肢強制選択課題 / 視聴覚弁別課題 / カルシウムイメージング / 脳内ネットワーク / 因果性解析 / マウス大脳皮質 / 二肢強制選択タスク / 視聴覚弁別タスク |
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| Outline of Research at the Start |
感覚統合は我々の知覚を豊かにする基本的な機能であるが、脳内のどこでどのように行われているかについては未だ不明である。本研究では、感覚統合が生じている瞬間のマウスの大脳皮質の神経活動を広域イメージングすることで、機能的な感覚統合の神経メカニズムの解明に挑戦する。具体的には、大脳皮質の興奮性ニューロンにカルシウム感受性蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウスを用い、マクロ顕微鏡下において頭部を固定した状態で視覚と聴覚の感覚統合を惹起する行動タスクを行わせ、タスク遂行中のマウスの大脳皮質全体を広域カルシウムイメージングすることで、感覚統合に関連する神経活動や責任領域を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マウスの大脳皮質全体にわたる神経活動を広域カルシウムイメージングを用いて観察しながら、機能的な感覚統合を誘導するようなオペラント行動課題を遂行中の脳活動の中から、感覚統合に特異的な機能部位を特定し、神経相関や皮質ネットワーク構造の変化を抽出することを目指している。2023年度は、前年度までに構築したYC2.60マウス用のイメージングシステムをGCaMP6マウスでも使用できるように機能を拡張した。また、前年度までに構築した頭部固定型のオペラント行動課題システム用のタスクシーケンス制御プログラムと視覚刺激提示プログラムを作成した。当初、デュアルリックポート型のリッキング検出システムを想定していたが、調整に時間がかかることが見込まれたため、シングルリックポート型に切り替えて動作検証を行った。飲水制限を受けたマウスをヘッドクランプに固定し、そのマウスがリックポートからリッキングによって飲水し、それを検出できることを確認した。その状態でマウスをタスクシステムに馴化させタスクの学習が可能であることを確認した。さらに、皮質ネットワーク解析手法の開発として、取得済みデータを用いて機能的結合性（シードピクセル相関）および因果的結合性（グレンジャー因果性）の検討を引き続き行った。統合失調症モデルマウスの大脳皮質では、一次視覚野単眼領域（V1M）において、左右大脳半球間の機能的結合性が減弱したが、それは左右V1Mにおける自発活動の対称性の破れに起因することが示唆された。さらに、その対称性の破れは左V1Mの結合性の低下から生じていることが示唆された。また、機能的結合性と因果的結合性は異なるネットワーク構造を示し、機能的結合性は統合失調症モデルにおける皮質ネットワーク構造の変化に対してより敏感であり、このことは機能的結合性による解析が有効であることを示している。
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