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Analysis of cerebral blood flow regulation using in vivo fluorescence imaging

Research Project

Project/Area Number 26460335
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field General pharmacology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Sekiya Hiroshi  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (40511374)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) Tanaka Kenji  慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (30329700)
Research Collaborator Kitajima Nami  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 学部学生
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords血管平滑筋 / 脳血流 / カルシウムシグナル / 蛍光イメージング / アストロサイト
Outline of Final Research Achievements

The brain requires a lot of energy even in a resting state. During information processing, the brain requires extra blood flow. This increase of blood flow during neuronal activities is a fundamental phenomenon. The mechanisms of cerebral blood flow regulation, however, remain to be elusive. To clarify the regulation mechanism, we performed in vivo calcium imaging of neurons, astrocytes and vascular smooth muscle cells in the cerebral cortex of mouse and analyzed spatiotemporal dynamics of activities of these cells. In addition, to investigate the signal pathways among these cells, we performed pharmacological experiments combined with fluorescence imaging. The results of these experiments show that activities of neurons and astrocytes lead to relaxation of arterial smooth muscle cells, which causes the increase of blood flow, and that noradrenaline, as an extracellular signaling molecule, plays a key role in the regulation of blood flow dynamics.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Ventrolateral striatal medium spiny neurons positively regulate food-incentive, goal-directed behavior independently of D1 and D2 selectivity.2017

    • Author(s)
      Akiyo Natsubori, Iku Tsustui-Kimura, Hiroshi Nishida, Youcef Bouchekioua, Hiroshi Sekiya, Motokazu Uchigashima, Masahiko Watanabe, Alban de Kerchove d'Exaerde, Masaru Mimura, Norio Takata, and Kenji Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 37 Issue: 10 Pages: 2723-2733

    • DOI

      10.1523/jneurosci.3377-16.2017

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Promising techniques to illuminate neuromodulatory control of the cerebral cortex in sleeping and waking states.2017

    • Author(s)
      Kanda T, Ohyama K, Muramoto H, Kitajima N, Sekiya H.
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: 印刷中 Pages: 92-103

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.04.009

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Whisker experience-dependent mGluR signaling maintains synaptic strength in the mouse adolescent cortex.2016

    • Author(s)
      Kubota, J., Mikami, Y., Kanemaru, K., Sekiya, H., Okubo, Y. and Iino, M.
    • Journal Title

      Eur. J. Neurosci.

      Volume: 44 Issue: 3 Pages: 2004-2014

    • DOI

      10.1111/ejn.13285

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In vivo visualization of subtle, transient and local activity of astrocytes using an ultrasensitive Ca2+ indicator.2014

    • Author(s)
      Kanemaru K, Sekiya H, Xu M, Satoh K, Kitajima N, Yoshida K, Okubo Y, Sasaki T, Moritoh S, Hasuwa H, Mimura M, Horikawa K, Matsui K, Nagai T, Iino M, Tanaka KF
    • Journal Title

      Cell Rep

      Volume: 8(1),311 Issue: 1 Pages: 311-318

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2014.05.056

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Astrocytes mediate blood flow regulation conducted by the locus coeruleus2017

    • Author(s)
      Nami Kitajima, Hiroshi Sekiya, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Masamitsu Iino
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール(長崎県長崎市)
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  • [Presentation] In vivo imaging analysis of astrocytic neuroprotective effects in cerebral infarction2017

    • Author(s)
      Hiroshi Sekiya, Kenji Takikawa, Kaname Sato, Miki Takagi, Nami Kitajima, Toshiko Yamazawa, Hirokazu Sakamoto, Shigeyuki Namiki, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Kenzo Hirose, Masamitsu Iino
    • Organizer
      第90回日本薬理学会
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      長崎ブリックホール(長崎県長崎市)
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  • [Presentation] アストロサイトは、脳血流動態を安定化する2016

    • Author(s)
      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第89回日本薬理学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-03-09
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  • [Presentation] In vivo visualization of the glial assembly: Techniques and applications2016

    • Author(s)
      Hiroshi Sekiya, Nami Kitajima, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Masamitsu Iino
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      第3回グリアアセンブリWorkshop
    • Place of Presentation
      山形国際ホテル(山形県山形市)
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  • [Presentation] 生体内Ca2+イメージングによるアストロサイトの脳血流制御機構解析2016

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      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
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      第64回BloodVesselClub
    • Place of Presentation
      東京大学医学部3号館(東京都文京区)
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  • [Presentation] アストロサイトを介した青斑核による脳血流制御2016

    • Author(s)
      関谷 敬、北島 奈美、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
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      第26回日本循環薬理学会
    • Place of Presentation
      信州大学医学部附属病院(長野県松本市)
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  • [Presentation] Cerebral blood flow regulation by the locus coeruleus via astrocytes2016

    • Author(s)
      Hiroshi Sekiya, Nami Kitajima, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Masamitsu Iino
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      第21回グリア研究会
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Functions of astrocytes studied using in vivo Ca2+ imaging in non-anaesthetized mice2015

    • Author(s)
      Hiroshi Sekiya, Nami Kitajima, Kazunori Kanemaru, Kenji F. Tanaka, Masamitsu Iino
    • Organizer
      第20回グリア研究会
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学医学部研究棟
    • Year and Date
      2015-12-05
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 脳血流制御におけるノルアドレナリン作動性神経の働き2015

    • Author(s)
      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第25回日本循環薬理学会
    • Place of Presentation
      東大寺総合文化センター金鐘ホール
    • Year and Date
      2015-12-04
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 脳血管平滑筋の生体内Ca2+イメージングによるアストロサイトの脳血流制御機構解析2015

    • Author(s)
      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第132回日本薬理学会関東部会
    • Place of Presentation
      明海大学 浦安キャンパス
    • Year and Date
      2015-07-04
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo fluorescence imaging of the cerebral cortex: techniques and applications2015

    • Author(s)
      関谷 敬、北島 奈美、 瀧川 健司、高木 美貴、佐藤 要、山澤 徳志子、金丸 和典、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
    • Organizer
      第88回 日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-03-20
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    • Invited
  • [Presentation] Use of a novel optical ATP probe for in vivo visualization of extracellular ATP wave during cortical spreading depression2015

    • Author(s)
      瀧川 健司、関谷 敬、佐藤 要、北島 奈美、高木 美貴、金丸 和典、坂本 寛和、並木 繁行、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
    • Organizer
      第88回 日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-03-19
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Astrocytic Ca2+ signals correlate with contraction of cerebral vascular smooth muscle cells2015

    • Author(s)
      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第88回 日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-03-18
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo Ca2+ imaging of cortical astrocytes during ischemia using a mouse thromboembolic disease model2015

    • Author(s)
      高木 美貴、関谷 敬、北島 奈美、金丸 和典、山澤 徳志子、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第88回 日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-03-18
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo visualization of subtle, transient and local activity of astrocytes2014

    • Author(s)
      関谷 敬、金丸 和典、徐 明、佐藤 要、北島 奈美、吉田 慶太郎、大久保 洋平、佐々木 拓哉、森藤 暁、蓮輪 英毅、三村 將、堀川 一樹、松井 広、永井 健治、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      国際シンポジウムVMT2014
    • Place of Presentation
      伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-06 – 2014-12-07
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 脳血管平滑筋の生体内Ca2+イメージングによるアストロサイトの脳血流制御機構解析2014

    • Author(s)
      北島 奈美、関谷 敬、金丸 和典、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第24回 日本循環薬理学会
    • Place of Presentation
      山形テルサ(山形県山形市)
    • Year and Date
      2014-12-05
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  • [Presentation] 血栓塞栓モデルを用いた脳虚血時アストロサイトのin vivo Ca2+イメージング2014

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      高木 美貴、関谷 敬、北島 奈美、金丸 和典、山澤 徳志子、田中 謙二、飯野 正光
    • Organizer
      第131回 日本薬理学会関東部会
    • Place of Presentation
      横浜市立大学福浦キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-10-11
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  • [Presentation] 異常興奮時の大脳皮質における細胞外ATPウェーブの可視化2014

    • Author(s)
      佐藤 要、関谷 敬、瀧川 健司、坂本 寛和、有吉 哲郎、並木 繁行、田中 謙二、廣瀬 謙造、飯野 正光
    • Organizer
      第131回 日本薬理学会関東部会
    • Place of Presentation
      横浜市立大学福浦キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-10-11
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      2014 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室 Website

    • URL

      http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室ウェブサイト

    • URL

      http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • Related Report
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  • [Remarks] 細胞分子薬理学教室HP

    • URL

      http://calcium.cmp.m.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2014 Research-status Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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