Spatial and temporal window of inputs controlling striatal activity

• Project/Area Number: 21K15207
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Yokoyama Tatsushi 京都大学, 生命科学研究科, 研究員 (30892260)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 線条体 / カルシウム / cAMP / イメージング / 随意運動 / ドパミン

Outline of Research at the Start

随意運動の実行には、線条体の有棘投射神経細胞の活動が必要であり、その異常は、パーキンソン病などの精神神経疾患における運動症状の原因と考えられている。線条体の神経活動は、他の脳領域からの入力により、即時的・協調的に制御されると考えられている。しかし、この入力のダイナミクスは、詳細にはわかっていない。本研究では、先端的なイメージング技術を用いて、線条体への入力のダイナミクスを可視化することで、線条体の神経活動がどのように制御されているかを解明する。

Outline of Final Research Achievements

Voluntary movement needs neural activities in the striatum. Here I developed a sensitive red calcium indicator RCaMP3 and green cAMP indicator cAMPinG1 and visualized calcium and cAMP dynamics in the striatum of running mice in vivo.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、線条体におけるカルシウムとcAMPのダイナミクスを可視化することができた。この研究成果により、線条体への入力と線条体の神経活動や細胞内シグナル伝達との関係を解明するための、蛍光イメージング技術基盤の開発に成功したと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] A multicolor suite for deciphering population coding of calcium and cAMP in vivo (2024)
  • Author(s): Yokoyama Tatsushi、Manita Satoshi、Uwamori Hiroyuki、Tajiri Mio、Imayoshi Itaru、Yagishita Sho、Murayama Masanori、Kitamura Kazuo、Sakamoto Masayuki
  • Journal Title: Nature Methods Volume: - Issue: 5 Pages: 897-907
  • DOI: 10.1038/s41592-024-02222-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A multicolor suite for deciphering population coding in calcium and cAMP<i>in vivo</i> (2023)
  • Author(s): Yokoyama Tatsushi、Manita Satoshi、Uwamori Hiroyuki、Tajiri Mio、Imayoshi Itaru、Yagishita Sho、Murayama Masanori、Kitamura Kazuo、Sakamoto Masayuki
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2023.01.06.522686
  • Open Access
• [Journal Article] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in vivo (2022)
  • Author(s): Sakamoto Masayuki, Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Kobari Shigetaka, Yokoyama Tatsushi, Horigane Shin-ichiro, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Kano Masanobu, Kitamura Kazuo, Fujii Hajime, Bito Haruhiko
  • Journal Title: Cell Reports Methods Volume: 2 Issue: 2 Pages: 100168-100168
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100168
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/8054d3cd-fd72-478d-8c3f-48fd86436357
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Imaging Voltage with Microbial Rhodopsins (2021)
  • Author(s): Zhang Xiao Min、Yokoyama Tatsushi、Sakamoto Masayuki
  • Journal Title: Frontiers in Molecular Biosciences Volume: 8 Pages: 733829-733829
  • DOI: 10.3389/fmolb.2021.738829
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] カルシウムと cAMPによる集団符号化のin vivo可視化 (2023)
  • Author(s): 横山 達士
  • Organizer: 第46回日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高感度cAMPプローブの開発と応用 (2022)
  • Author(s): 横山 達士
  • Organizer: NEURO2022
  • Int'l Joint Research