意識を支える脳幹網様体・巨大神経細胞群の分子生物学的基盤
| Project/Area Number |
21K19431
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 健 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (10241241)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 脳幹網様体 / 巨大神経網様核細胞 / グルタミン酸・GABA両作動性ニューロン / シングルセル / 遺伝子組み換えマウス / 光遺伝学 / クラスター型プロトカドヘリン / 意識 / 覚醒 / 両作動性神経細胞 / マルチモーダル / 網様体 / ニューロン / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、脳の統合的機能を制御する脳幹網様体の巨大神経網様核（NRG）細胞を分子生理学的に明らかにし、神経活動を光操作する方法を開発することにより、マルチモーダルな感覚入力や内的環境、運動制御、覚醒・睡眠を統合し、意識を支えるNRG細胞の分子神経生物学的基盤を明らかにすることにある。意識が脳幹網様体により支えられていることはかなり以前から知られているものの、これまでに分子神経生物学的アプローチがほとんど進められていなかった。本研究は、個体レベルでの意識を人工的に操作するこれまでに無い革新的技術の開発研究であり、意識を脳研究としてアプローチする為のブレイクスルーとなる意義ある研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、脳の統合的機能を制御する脳幹網様体の巨大神経網様核（NRG）細胞を分子生理学的に明らかにし、マルチモーダルな感覚入力や内的環境、運動制御、覚醒・睡眠を統合し、意識を支えるNRG細胞の分子神経生物学的基盤を明らかにすることにある。本研究では、脳幹網様体のNRG細胞を解析・操作する革新的技術の開発を行い、個体レベルでの意識や随意運動を制御するメカニズムに挑戦的にアプローチした。
１）脳幹網様体NRG細胞には、興味深いことに両グルタミン酸・GABA作動性の神経細胞が存在し、上行性と下行性の両方の投射を持つマルチ機能を持った細胞の存在が示唆されている。そこで本研究では、グルタミン酸作動性神経細胞でFLP発現するvGluT2-Flp、GABA作動性神経細胞でCRE発現するGad1-Creとfrt/flox組み換え依存的にTdTomamoが発現するAi65マウスを交配することにより両グルタミン酸・GABA作動性神経細胞(Glu/GABA神経細胞)でのみtdTomamo が発現するマウスを作製し、Glu/GABA神経細胞と神経投射領域の分布を透明化した全脳において3Dにより詳細に解析した。その結果、脳幹の正中線に直径50umを超えるGlu/GABA神経細胞の存在が明らかになった。
２）frt/flox組み換え依存的にチャネルロドプシン2(ChR2）が発現するアデノ随伴ウイルスを、特定された脳幹網様体NRG細胞に感染させ、神経投射領域の分布の解析、青色光照射による神経活動誘発を試みた。
３）特定された脳幹網様体に存在するNRG細胞をホールセルパッチクランプ法により生理学的特徴を解析し、細胞質を吸引してRamDA-seq法を用いてRNAシーケンスを行った。これによりNRG細胞のシングルセルレベルでの生理学的特徴と遺伝子発現プロファイルの解析を行った。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
