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可塑性を誘発する神経微小回路の解析

Publicly Offered Research

Project AreaMesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
Project/Area Number 23115523
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

惣谷 和広  独立行政法人理化学研究所, 大脳皮質回路可塑性研究チーム, 研究員 (80415207)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords二光子励起 / GFP / カルシウムイメージング / 大脳皮質視覚野 / GABAニューロン / 覚醒脳 / 方位選択性 / 眼優位可塑性 / 二光子レーザー走査型顕微鏡 / 蛍光タンパク質 / GABAergic Neuron(抑制性神経細胞) / in vivo / 視覚反応
Outline of Annual Research Achievements

生後発達初期の臨界期の大脳皮質一次視覚野で、片目遮蔽後にみられる眼優位可塑性は、発達脳可塑性の代表的なモデルとして多くの研究がされてきた。しかしながら、可塑性を誘発する神経回路網の動態について、今まで技術的な困難さから、神経回路網の「構造と機能」という視点からの探求はほとんどされてこなかったのが現状である。
そこで、本研究では、マウス大脳皮質一次視覚野眼優位可塑性を指標に「遺伝子改変マウスを用いたin vivo 二光子励起機能的Ca2+イメージング法」を用いて、幼弱脳と成熟脳の解析を神経回路網レベルで行うことで、神経回路網機能発達の原理解明を目指した。
本研究では、「in vivo二光子励起機能的Ca2+イメージング法」により、成熟脳における大脳皮質一次視覚野両眼反応性領域内2/3層内の興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの方位(傾き)選択的な光反応性と個々のニューロンの空間的な配置の関係性について解析を行ってきた。これにより、光反応性を持つGABAニューロンは、配置的に固まったクラスター集団を形成して活動することが見出された。さらに、このGABAクラスター集団の内側と外側に配置している興奮性ニューロンの方位(傾き)選択性強度について解析を行ったところ、GABAクラスター集団から離れている興奮性ニューロンほど、方位(傾き)選択性が鈍くなっていることが見出された。また、GABAクラスター集団を形成していないGABAニューロンでは、そのような関係性は見られなかった。このことより、GABAニューロンは、大脳皮質神経回路網の活動を制御する際に、クラスター集団を形成し、より効果的に抑制機能を発揮することが示唆され、現在、論文投稿中である。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Cell type-specific, presynaptic LTP of inhibitory synapses on fast-spiking GABAergic neurons in the mouse visual cortex.2012

    • Author(s)
      Sarihi A, Mirnajafi-Zadeh J, Jiang B, Sohya K, Safari MS, Arami MK, Yanagawa Y, Tsumoto T.
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 32 Pages: 13189-13199

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective control of inhibitory synapse development by Slitrk3-PTPδ trans-synaptic interaction2012

    • Author(s)
      Hideto Takahashi, Kei-ichi Katayama, Kazuhiro Sohya, Hiroyuki Miyamoto, Tuhina Prasad, Yoshifumi Matsumoto, Maya Ota, Hiroki Yasuda, Tadaharu Tsumoto, Jun Aruga, Ann Marie Craig
    • Journal Title

      Nature Neuroscience

      Volume: 15 Issue: 3 Pages: 389-398

    • DOI

      10.1038/nn.3040

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective control of inhibitory synapse development by Slitrk3-PTPδ trans-synaptic interaction2012

    • Author(s)
      Takahashi H, Katayama KI, Sohya K, Miyamoto H, Prasad T, Matsumoto Y, Ota M, Yasuda H, Tsumoto T, Aruga J, Craig AM
    • Journal Title

      Nature Neuroscience

      Volume: (Advance online publication)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 二光子顕微鏡を用いた覚醒、麻酔下における視覚応答性の比較2012

    • Author(s)
      木村塁、惣谷和広、尾関宏文、蝦名鉄平、柳川右千夫、津本忠治
    • Organizer
      日本神経科学学会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term synaptic plasticity at cortico-geniculate projection neurons in layer VI of the mouse visual cortex2012

    • Author(s)
      Masoumeh kourosh Arami、Abdolrahman Sarihi、Bin Jiang、Kazuhiro Sohya、Shu-Ting Yin、Tadaharu Tsumoto
    • Organizer
      日本神経科学学会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 二光子励起機能的カルシウムイメージング法を用いた大脳皮質視覚野神経回路網の解析2012

    • Author(s)
      惣谷和広
    • Organizer
      日本睡眠学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] マウス大脳皮質視覚野における視覚応答性Parvalbumin陽性ニューロンクラスターの三次元解析2011

    • Author(s)
      蝦名鉄平、惣谷和広、木村塁、Yin Shu-Ting、尾関宏文、柳川右千夫、亀田浩司、金子武嗣、津本忠治
    • Organizer
      日本神経科学学会大会(Neuroscience2011)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス視覚野2/3層のGABAニューロンへの抑制性シナプス長期増強のメカニズム2011

    • Author(s)
      Abdolrahman Sarihi、Javad Mirnajafi-Zadeh、Bin Jiang、惣谷和広、柳川右千夫、津本忠治
    • Organizer
      日本神経科学学会大会(Neuroscience2011)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Homosynaptic LTP and heterosynaptic LTD in layer VI of the mouse visual cortex induced by white matter or layer II/III stimulation2011

    • Author(s)
      Masoumeh Kourosh Arami, Abdorahman Sarihi, Bin Jiang, Kazuhiro Sohya, Tadaharu Tsumoto
    • Organizer
      日本神経科学学会大会(Neuroscience2011)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2011-09-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] 生物物理2012

    • Author(s)
      惣谷和広、蝦名鉄平、津本忠治
    • Publisher
      生物物理学会
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2012/120130/index.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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