マウス視覚野における投射特異的サブネットワークの構造および機能の解明
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20J14709
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
正木 佑治 名古屋大学, 創薬科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | サブネットワーク / 投射特異的 / 狂犬病ウイルスベクター / 二光子イメージング / 多平面同時イメージング / 視覚 / 局所神経回路 / 回路モチーフ / 局所回路 / 大脳皮質 |
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| Outline of Research at the Start |
げっ歯類の大脳皮質一次視覚野(V1)には、投射先特異的な独立したサブネットワークが存在することが示唆されている。サブネットワークは神経回路の情報処理に重要な基盤であるにも関わらず、生体内における構造と機能の解析はほとんど進んでいない。
そこで本研究では、マウス高次視覚野のAL、PM、LMに投射するV1神経細胞の単一神経細胞とそれに入力するシナプス前細胞の構造学的解析(構成する神経細胞の細胞種・細胞の分布する層・領域)と機能的解析(in vivo 二光子カルシウムイメージングによるシナプス前細胞とシナプス後細胞の活動相関解析)を行い、サブネットワークの動作原理を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模な神経回路は、基本的な演算処理構造である回路モチーフの組み合わせにより構成されている。個々の回路モチーフは興奮性神経細胞と抑制性神経細胞から構成されており、情報の統合、分配、選別、増強、減弱などを実行する。マウスの大脳皮質一次視覚野（V1）には、投射先特異的な独立したサブネットワークが空間的に重なり合って存在することが示唆されている。そして、様々なサブネットワークの組み合わせにより、並列階層的な情報処理を行う大規模な視覚神経回路が構成されていると考えられている。サブネットワークは神経回路の情報処理に重要な基盤であるにも関わらず、生体内における構造と機能の解析はほとんど進んでいない。そこで本研究では、単一神経細胞を起点とした狂犬病ウイルストレーシング法（単一神経細胞ネットワーク標識法）を用いて、特定の高次視覚野に投射する単一神経細胞と、その細胞へ入力するシナプス前細胞群からなる投射先特異的なサブネットワークの構造と情報処理機構を明らかにすることを目的とした。
マウスの開頭手術前に内因性信号光学イメージングを行い、視覚野の領域構造を同定した後に、高次視覚野のposteromedial area（PM）にAAV2-retro-CAG-tagBFP-FLAG×3を微量注入しPM投射V1神経細胞を逆行性標識した。その蛍光標識した細胞に2光子顕微鏡下でpEF1a-TVA950をエレクトロポレーションにより導入し、EnvA-RVΔG-DsRedを微量注入し、PM投射V1単一神経細胞ネットワークを標識した。その結果、長距離投射神経細胞を組み込んだ投射先特異的な神経回路構造が観察された。投射先を限定した単一神経細胞ネットワークは、V1の多様性に富んだ単一神経細胞ネットワーク構造と比較してより均一であり、V1内に投射特異的な独自の回路モチーフが存在することが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
