脳内環境のミクロ解析を可能にする顕微内視鏡システムの開発

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111552
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka Bioscience Institute
• Principal Investigator: 船曳 和雄 公益財団法人大阪バイオサイエンス研究所, システムズ生物学部門, 研究副部長 (00301234)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: in vivo imaging / 基底核 / 報酬 / 忌避 / PKA / ERK / FRET / micro-endoscope / ミクログリア / 大脳基底核 / 線条体

Research Abstract

我々はCre-lox systemを使って大脳基底核線条体直接路、間接路投射ニューロン特異的にPKAあるいはERK　FRETバイオセンサーを発現させたマウスを作成した。さらに独自に開発したFRET測定可能な顕微内視鏡を上記マウスの線条体に留置し、長期間、自由行動中の直接路、間接路投射ニューロンでのPKA及びERK活性変化を観察した。結果、コカイン投与などの報酬刺激に対して直接路投射ニューロンでPKA,ERK活性が上昇し、逆に間接路投射ニューロンではそれらが一過性の低下を示すことを見出した。またコントロールとして行った生理食塩水の投与では反応が小さいもののコカインとは逆に直接路投射ニューロンでPKA,ERK活性が低下し、逆に間接路投射ニューロンではそれらが上昇を示すことも見出した。これは生理食塩水の腹腔内投与が忌避刺激となっており、それに対する反応を見ていた可能性が考えられたため、さらに明確な忌避刺激として電気ショックに対する反応を観察した。すると、生理食塩水投与と同様の方向でよりはっきりと間接路投射ニューロンのPKA,ERK活性が上昇し、直接路投射ニューロンでは低下していた。さらにより自然な刺激としてメスマウスに対するオスマウスのmating行動時のキナーゼ変化を観察し、異性とのinteractionなどでも直接路、間接路投射ニューロンでこれらキナーせ活性がダイナミックに制御されていることを明らかにした。（Goto et al, in preparation）

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Aversive behavior induced by optogenetic inactivation of ventral tegmental area dopamine neuronsis mediated by dopamine D2 receptors in the nucleus accumbens. (2014)
  • Author(s): Danjo T, Yoshimi K, Funabiki K, Yawata S, *Nakanishi S
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 111 Issue: 17 Pages: 6455-60
  • DOI: 10.1073/pnas.1404323111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of granule-cell transmission in memory trace of cerebellum-dependent optokinetic motor learning (2014)
  • Author(s): Wada N, Funabiki K, *Nakanishi S.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 111 Issue: 14 Pages: 5373-5378
  • DOI: 10.1073/pnas.1402546111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical foundations of the sound analog membrane potential that underlies coincidence detection in the barn owl. (2013)
  • Author(s): Ashida G, Funabiki K, Carr CE.
  • Journal Title: Front Comput Neurosci Volume: 7 Pages: 151-151
  • DOI: 10.3389/fncom.2013.00151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biophysical basis of the sound analog membrane potential that underlies coincidence detection in the barn owl. (2013)
  • Author(s): Ashida G, Funabiki K, Carr CE
  • Journal Title: Front Comput Neurosci Volume: 7 Pages: 102-102
  • DOI: 10.3389/fncom.2013.00102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatio-temporal control of neural activity in vivo using fluorescence microendoscopy. (2012)
  • Author(s): Hayashi Y, Tagawa Y, Yawata S, Nakanishi S, Funabiki K.
  • Journal Title: Eur J Neurosci. Volume: 36 Pages: 2722-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signal-to-noise ratio in the membrane potential of the owl's auditory coincidence detectors. (2012)
  • Author(s): Ashida G, Funabiki K, Kuokkanen PT, Kempter R, Carr CE.
  • Journal Title: J Neurophysiol. Volume: 108 Issue: 10 Pages: 2837-45
  • DOI: 10.1152/jn.00366.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Benign paroxysmal positional vertigo and head position during sleep. (2012)
  • Author(s): Shigeno K, Ogita H, Funabiki K.
  • Journal Title: J Vestib Res. Volume: 22 Issue: 4 Pages: 197-203
  • DOI: 10.3233/ves-2012-0457
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of Micro-endoscope for in Vivo Ca and FRET Imaging (2014)
  • Author(s): Nakahara I, Goto A, Funabiki K,
  • Organizer: 37th Annual Midwinter Meeting ARO
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Invited
• [Presentation] Development of micro-endoscope for in vivo Ca and FRET imaging in freely moving animal. (2013)
  • Author(s): Funabiki K
  • Organizer: 18th Auditory Research Forum
  • Place of Presentation: 琵琶湖同志社リトリートセンター、滋賀
  • Invited