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単一神経細胞から脳血流信号までを繋ぐ脳情報動態の全脳データベースとモデル構築

Publicly Offered Research

Project AreaBrain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing
Project/Area Number 18H05116
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松井 鉄平  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (10725948)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords脳活動イメージング / カルシウムイメージング / 機能的MRI / アストロサイト / 神経科学
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、カルシウム信号と脳血流の信号とを精確に分離して測定する新しい顕微鏡を開発した。更に、この手法を精神疾患モデルマウスに適用するため、ケタミンを用いた薬理モデルでの脳活動計測を開始した。その結果、ケタミンの影響下では膨大後部皮質において異常な振動的神経活動が観察されることが分かった。また、この振動的神経活動は脳血流には反映されていなかった。このような神経活動と脳血流の乖離は、膨大後部皮質以外の皮質領野で広く観察されたため、振動的神経活動以外にも、神経活動と脳血流を乖離させる要因が存在することが判明した。ケタミンは機能結合にも大きな変化を及ぼしたが、神経活動と脳血流の一見した乖離にも関わらず、ケタミン投与後にも神経活動から得られる機能結合と脳血流から得られる機能結合は対応していた。本技術は、これ以外にも、領域内共同研究を通して精神疾患モデルマウスに適用した。
他にも、神経細胞集団と脳血流を繋ぐ存在であると考えられているアストロサイトについても解析を行い、アストロサイトの活動が近傍の神経活動に抑制的な影響を及ぼすことを発見した。この研究には、研究領域内での連携を通じて赤色のカルシウム感受性蛍光タンパクR-CAMP2を導入し、使用した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Cell-Type-Specific Thalamocortical Inputs Constrain Direction Map Formation in Visual Cortex2019

    • Author(s)
      Nishiyama Megumi、Matsui Teppei、Murakami Tomonari、Hagihara Kenta M.、Ohki Kenichi
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 26 Issue: 5 Pages: 1082-1088.e3

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.01.008

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Astrocytes in the mouse visual cortex reliably respond to visual stimulation2018

    • Author(s)
      Sonoda Keita、Matsui Teppei、Bito Haruhiko、Ohki Kenichi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 505 Issue: 4 Pages: 1216-1222

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.10.027

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mouse optical imaging for understanding resting-state functional connectivity in human fMRI2018

    • Author(s)
      Matsui Teppei、Murakami Tomonari、Ohki Kenichi
    • Journal Title

      Communicative & Integrative Biology

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: e1528821-e1528821

    • DOI

      10.1080/19420889.2018.1528821

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neuronal Origin of the Temporal Dynamics of Spontaneous BOLD Activity Correlation.2018

    • Author(s)
      T. Matsui, T. Murakami, K. Ohki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: in press Issue: 4 Pages: 4500-5000

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy045

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development and Application of Multi-Scale Ca2+ Imaging in the Primate Visual Cortical Network2020

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • Organizer
      The 8th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the marmoset visual cortex2020

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • Organizer
      日本生理学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the primate visual cortex2019

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • Organizer
      神経ダイナミクスミニワークショップ
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 新しい神経活動イメージング法の開発による脳のマルチモーダル・マルチスケール動作原理の解明2019

    • Author(s)
      Matsui T
    • Organizer
      高知工科大学招待講演
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Structured spontaneous activity in the marmoset visual cortex studied with in vivo calcium imaging2019

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウス大脳皮質の広域カルシウムイメージングによる安静時脳活動の研究2019

    • Author(s)
      Matsui, T
    • Organizer
      生理学研究所
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mesoscale and cellular scale calcium imaging of the primary and secondary visual cortex in marmoset monkeys2018

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • Organizer
      Society for Neurosience 44th annual meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of GCaMP expression system for functional calcium imaging in marmoset visual cortex2018

    • Author(s)
      Uemura M., Matsui T., Hashimoto T., Murakami T., Kikuta K., Kato T., Ohki K.
    • Organizer
      Society for Neurosience 44th annual meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-scale calcium imaging in the visual cortex of marmoset monkeys2018

    • Author(s)
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K
    • Organizer
      CSHL Asia Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Asymmetric Processing of Visual Motion in Mouse Retrosplenial Cortex2018

    • Author(s)
      Ohizumi Y, Murakami T, Matsui T, Yoshida T, Ohki K
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiscale calcium imaging in the visual cortex of marmoset monkeys2018

    • Author(s)
      Hashimoto T, Matsui T, Uemura M, Murakami T, Kikuta K, Kato T, Ohki K
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-scale and multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets2018

    • Author(s)
      Matsui, T
    • Organizer
      国際マーモセット研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multi-scale and multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets2018

    • Author(s)
      Matsui, T
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Functional imaging in the primate neocortical network using genetically encoded calcium indicator2018

    • Author(s)
      Matsui, T
    • Organizer
      国際ワークショップ「遺伝子導入技術による霊長類脳機能操作とイメージング」(招待講演)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 脳の半分を占める グリア細胞2019

    • Author(s)
      松井鉄平、大木研一
    • Total Pages
      230
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103824
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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