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神経回路ダイナミクスを司る機能的分子の探索

Research Project

Project/Area Number 23700523
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

伊東 大輔  北海道大学, 大学院・工学研究院, 学術研究員 (10600091)

Project Period (FY) 2011
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords培養神経回路網 / 多電極アレイ / 同期バースト / 神経活動依存的遺伝子発現 / 最初期遺伝子
Research Abstract

本研究の目的は、インパルスのダイナミクスに基づいた神経回路の情報処理に、遺伝子解析を中心とした分子生物学を結びつける事により、特徴的な神経回路ダイナミクスに影響を及ぼす機能的分子を同定することである。本年度は、培養神経回路網の電気活動ダイナミクスに関与する遺伝子の同定に着手した。ラット胎児大脳皮質由来神経細胞の分散培養を1カ月に渡って行い、多ニューロンの自発活動を多電極アレイにより計測した。培養2週目頃から同期バースト現象が観測され、この活動は1カ月の培養期間中維持された。これと並行して、当研究室における逆転写PCR法を用いたターザット遺伝子発現の解析法を確立した。個体やスライスを用いた先行研究において、神経活動依存的に発現上昇が見られる遺伝子群が同定され始めている。これらの遺伝子をターゲットとし、分散培養系における逆転写PCRを行ったところ、arc、homerla、egr1、egr2、bdnf等の発現が見られた。さらに、1カ月の培養期間における時系列に沿った発現解析を行ったところ、最初期遺伝子であるarc,homerlaの発現は培養2週目以降徐々に上昇する傾向が見られた。この結果は最初期遺伝子の発現上昇は同期バーストの発生と関係があることを示唆している。得られた結果をもとに、現在リアルタイムPCRを用いた発現量の定量化や上流分子の発現解析を進めている。また、当初計画よりも進展があったため、平成24年度に行う予定であった外部入力による神経回路ダイナミクス可塑的変化に関与する遺伝子の同定に着手した。

Report

(1 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Xenon-induced inhibition of synchronized bursts in a rat cortical neuronal network2012

    • Author(s)
      T. Uchida, S. Suzuki, Y. Hirano, D. I to, M. Nagayama, K. Gohara
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 214 Pages: 149-158

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2012.03.063

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-term measurement of network dynamics in a rat neuronal culture using multi-electrode arrays and immunofluorescence imaging2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Journal Title

      Proc.of the 21^<st> Annual Conference of the JNNS

      Volume: Dec.15 Pages: 124-125

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Network confluence in a rat neuronal culture2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 71S Pages: e134-e134

    • DOI

      10.1016/j.neures.2011.07.576

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cell patterning using a template of microstructured organosilane layer fabricated by vacuum ultraviolet light lithography2011

    • Author(s)
      M. Yamaguchi, K. Ikeda, M. Suzuki, A. Kiyohara, S. Kudoh, K. Shimizu, T. Taira, D. Ito, T. Uchida, and K. Gohara
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 27(20) Issue: 20 Pages: 12521-12532

    • DOI

      10.1021/la202904g

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 培養神経回路網における電気的活動と興奮性・抑制性シナプス密度の長期計測2012

    • Author(s)
      伊東大輔
    • Organizer
      平成23年度北大細胞生物研究集会
    • Place of Presentation
      北海道大学理学部(北海道)
    • Year and Date
      2012-03-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Lang-term measurement cf network dynamics in a rat neuranal culture using multielectrode arrays and immunnofluorescence imaging2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Organizer
      日本神経回路学会第21回全国大会
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学大学院(沖縄県)
    • Year and Date
      2011-12-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Network confluence in long-term culture of rat cortical neurons2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Organizer
      Neuroscience 2011
    • Place of Presentation
      Walter E Washington Convention Center Washington, DC (USA)
    • Year and Date
      2011-11-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 培養ニューラルネットワークの時空間ダイナミクス2011

    • Author(s)
      伊東大輔
    • Organizer
      2011年度日本生化学会北海道支部・日本生物物理学会北海道支部・北海道分子生物学研究会合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学理学部(北海道)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatiotemporal measurement of cultured neuronal networks using multi-electrode arrays and immunofluorescence imaging2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Organizer
      第26回生体・生理工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこくさつキャンパス(滋賀県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term measurement of spatiotemporal dynamics in cultured neuronal networks using multi-electrode arrays and immunofluorescence imaging2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県)
    • Year and Date
      2011-09-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Network confluence in a rat neuronal culture2011

    • Author(s)
      D.Ito
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-09-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-08-05   Modified: 2019-07-29  

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