機能的神経回路の可視化

• Project/Area Number: 20021021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 山口 瞬 Kobe University, 医学研究科, 准教授 (70304087)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥7,000,000 (Direct Cost: ¥7,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2008: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 神経回路 / 蛍光蛋白質 / トランスジェニックマウス / 可視化

Research Abstract

記憶・学習を始めとして多くの脳機能では、それを担う神経回路が十分に分かっていない。本研究では、記憶・学習や種々の感覚情報処理によって神経細胞に誘導されるArc遺伝子の発現を指標として、作業記憶と関係した神経回路を明らかにした。研究代表者らが開発したArc-dVenusマウス(Arc遺伝子プロモーター制御下で分解促進型蛍光蛋白質dVenusが発現するトランスジェニックマウス)に空間作業記憶の課題を行わせると、dVenus陽性の海馬歯状回顆粒細胞が増加した。また空間作業記憶に障害の見られるalpha-CaMKllヘテロノックアウトマウスとArc-dVenusマウスを掛け合わせたマウスでは、海馬歯状回顆粒細胞層で著明な蛍光の低下が見られた。これらの結果は、空間作業記憶において海馬歯状回顆粒細胞が重要な役割を担っていることを示唆する。次にわれわれは、1個体のマウスの海馬歯状回全体でArc遺伝子の発現パターンを観察する方法を開発した。まずArc-dVenusマウスの歯状回を吻側端から尾方端に至るまで冠状断スライス(0.5mm厚)で切り分ける。次にそれらのスライスに対してグリセリンによる透明化処理を行い、さらに封入後、共焦点レーザー顕微鏡で全てのスライスの全層を撮影する。この方法を用いることで、1個体の海馬歯状回全体におけるArc遺伝子の発現パターンを容易に解析できるようになった。またわれわれは、レポーター遺伝子にArc遺伝子の非翻訳領域をつなげたトランスジェニックマウスを解析し、Arcの非翻訳領域がmRNAの迅速な分解と樹状突起への輸送に寄与することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice (2009)
  • Author(s): Matsuo, N., et al.
  • Journal Title: Front Behav Neurosci. 3(20) Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo and in vitro visualization of gene expression dynamics over extensive areas of the brain (2009)
  • Author(s): Eguchi, M. and Yamaguchi, S.
  • Journal Title: Neuroimage 44 (4) Pages: 1274-1283
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 機能的神経回路の可視化 (2009)
  • Author(s): 山口瞬
  • Organizer: 平成21年度特定領域研究「統合脳」冬の合同班会議
  • Place of Presentation: 学術総合センター(東京都)
  • Year and Date: 2009-12-18
• [Presentation] 機能的神経回路の可視化:海馬全領域の蛍光イメージング (2009)
  • Author(s): 江口恵, ら
  • Organizer: 平成21年度特定領域研究「統合脳」夏の合同班会議
  • Place of Presentation: ウェルシティ札幌(北海道)
  • Year and Date: 2009-08-12
• [Presentation] 機能的神経回路の可視化:Arc遺伝子を用いた蛍光イメージング (2009)
  • Author(s): 江口恵, ら
  • Organizer: 平成21年度特定領域研究「統合脳」冬の合同班会議
  • Place of Presentation: 学術総合センター(東京都)
• [Presentation] 機能的神経回路の可視化 (2008)
  • Author(s): 山口瞬
  • Organizer: 平成20年度特定領域研究「統合脳」冬の合同班会議
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-12-14
• [Presentation] 機能的神経回路の可視化-活性化された海馬歯状回顆粒細胞のin vivoイメージング法の開発 (2008)
  • Author(s): 江口恵ら
  • Organizer: 平成20年度特定領域研究「統合脳」夏の合同班会議
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-08-07
• [Presentation] Neural activity mapping after working memory task in alpha-CaMKIIheterozygous knockout mice (2008)
  • Author(s): Yamasaki, N., et.al.
  • Organizer: Neuroscience 2008 (The 31st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-11