• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Functional imaging of dendritic spine activity that determines the response specificity of deep brain pyramidal neurons

Research Project

Project/Area Number 20K21561
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Sato Masaaki  北海道大学, 医学研究院, 講師 (90518325)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords二光子レーザー顕微鏡 / カルシウムイメージング / 樹状突起スパイン
Outline of Research at the Start

海馬錐体細胞の細胞体の活動は、テトロード電極を用いた細胞外記録やヘッドマウント型内視蛍光顕微鏡を用いたカルシウムイメージングなどでも記録できるが、樹状突起スパインのカルシウム応答のような微小な細胞内コンパートメントにおける閾値下の神経活動の記録には、現在のところ二光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングが最も適したアプローチである。海馬錐体細胞のスパイン密度は大脳皮質の細胞に比べて高く、またスパインネックも短いために、個々のスパインを十分に分離してイメージングすることは大脳皮質の場合よりもはるかに困難である。本研究は、このような技術的困難を新規技術の導入によって克服することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

Hippocampal pyramidal cells play an essential role in memory formation and have the property of "place cells" that exhibit location-specific activity. However, it is unclear by what synaptic activity the location specificity of their responses emerges. To establish a method for calcium imaging of the dendritic spine activity of hippocampal pyramidal cells, a spine-specific fluorescent calcium sensor protein was expressed in the pyramidal cells in the dorsal hippocampal CA1 area using adeno-associated viral vectors and transgenic mice, and its usefulness in in vivo imaging was investigated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では、特定のアデノ随伴ウイルスベクターを用いた遺伝子導入により、in vivoイメージングに必要な低密度での細胞標識が可能であることを示す結果が得られた。この成果をふまえ、今後はスパイン特異的蛍光カルシウムセンサータンパク質の発現によって樹状突起スパインの形態や密度が変化しないことを確認し、もしこれらに影響しなければ、マウスがバーチャル環境で空間学習するときの樹状突起スパイン活動の慢性イメージングへと進む計画である。このように、本研究課題の成果は、海馬の錐体細胞が行う情報処理の原理を理解する上で重要なステップとなるものである。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Multiple coordinated cellular dynamics mediate CA1 map plasticity2021

    • Author(s)
      Mizuta Kotaro、Nakai Junichi、Hayashi Yasunori、Sato Masaaki
    • Journal Title

      Hippocampus

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 235-243

    • DOI

      10.1002/hipo.23300

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Distinct Mechanisms of Over-Representation of Landmarks and Rewards in the Hippocampus2020

    • Author(s)
      Masaaki Sato, Kotaro Mizuta, Tanvir Islam, Masako Kawano, Yukiko Sekine, Takashi Takekawa, Daniel Gomez-Dominguez, Alexander Schmidt, Fred Wolf, Karam Kim, Hiroshi Yamakawa, Masamichi Ohkura, Min Goo Lee, Tomoki Fukai, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 32 Issue: 1 Pages: 107864-107864

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.107864

    • NAID

      120006867158

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] バーチャル環境下の脳活動イメージング:脳の動作原理の解明と疾患研究への応用2022

    • Author(s)
      佐藤 正晃
    • Organizer
      第95回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 脳内地図を細胞レベルで観察 -自閉症関連遺伝子Shank2はランドマーク情報に必須-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2020/20200708_1/index.html

    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-08-03   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi