グリア細胞操作を起点とする神経活動変化と伝播様式解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Brain Environment |
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| Project/Area Number |
24111551
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田中 謙二 慶應義塾大学, 医学部, 特任准教授 (30329700)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 神経科学 / 解剖学 / グリア / オプトジェネティクス / fMRI |
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| Research Abstract |
グリア細胞は神経外環境の構造的な要素であり、神経細胞-アストロサイト相互作用は神経外環境の機能的な要素である。グリア細胞の活動変化は細胞外環境の変化ほかならず、この変化によって神経活動、ひいては脳全体の活動が変化する。この一連の変化をとらえるために、グリア細胞だけに摂動を加える実験系を構築した。さらに、グリア選択的摂動が、どのような結果をもたらすか検討した。
グリア細胞選択的な摂動は、光遺伝学的手法を用いた。光感受性の高いチャネルロドプシンC128S変異体を用いたことによって、頭蓋骨越しに摂動を加えることが可能になった。このことによって、脳実質に外傷を加えることなくグリア細胞に摂動を加えることが可能になった。
連携研究者 松井らの研究によって、チャネルロドプシンの開口時間に比例してグルタミン酸の放出とKイオンの放出がおこることが分かったので、光照射時間を調節してアストロサイトに摂動を加えた。5秒間の青色光照射によって、マウスが身をよじることが再現良く観察された。0.5秒間の照射では外見上変化は見られなかった。前者の場合、一過性の過興奮と引き続くspreading depressionが再現良く観察され、後者の場合、特段の神経活動変化は観察されなかった。前者の場合、脳血管周囲の侵害刺激の入力先である三叉神経脊髄路核においてc-fosの誘導が認められた。以上の結果から、5秒間のアストロサイト刺激は、新しい片頭痛モデルと考えられた。一方の0.5秒間のアストロサイト刺激はspreading depressionを起こすことはないが、fMRIで観察すると既存の神経連絡では説明のつかない部位へBOLD信号が広がることが分かった。
以上の結果から、グリア細胞を起点とする脳活動変化が神経活動や血流応答に変換、伝播される様式を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(41 results)
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[Journal Article] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system2012
Author(s)
K. Tanaka, K. Matsui, T. Sasaki. H. Sano, S. Sugio, K. Fan, K. Ikenaka, R. Hen, J. Nakai, Y. Yanagawa, H. Hasuwa, K. Deisseroth, A. Yamanaka
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 2
Issue: 2
Pages: 397-406
DOI
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Peer Reviewed
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[Presentation] グリア細胞の光操作
Author(s)
田中 謙二、吉田 慶多朗、Ming Xu
Organizer
第24回マイクロダイアリシス研究会
Place of Presentation
東京
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