樹状突起における情報処理ダイナミクスの解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing |
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| Project/Area Number |
25115701
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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 | Tohoku University |
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Principal Investigator |
八尾 寛 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (00144353)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ニューロン新生 / 海馬 / 神経幹細胞 / Ca2+チャネル / 筋細胞分化 / オプトジェネティクス / チャネルロドプシン / 大脳皮質 / 光遺伝学 / 局所回路 / トランスジェニック / Ca2+ / 光刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海馬歯状回においては、成体においても顆粒細胞が新生されている。ニューロン新生は、ネットワーク活動に依存し、アトラクター形成に関与していることが示唆されている。また、その異常がてんかん発症のメカニズムの一つとして重要である。しかし、海馬の神経幹細胞が活動依存的にニューロンに分化するメカニズムは未解明である。われわれは、成体ラット海馬歯状回からクローニングされた神経幹細胞PZ5をモデル系に用い、PZ5から産生されるニューロンがL型Ca2+チャネルの活性化により増加し、その抑制により減少することを見出した。さらに、そのプロセスの詳細を研究し、L型Ca2+チャネルが臨界期における新生ニューロンの生存と成熟を促進することを明らかにした(Teh et al., 2014)。ChRGR遺伝子をマウスの筋芽細胞C2C12に組み込んだ。この改変型チャネル遺伝子導入で、青緑色光に感受性を持つ筋細胞を作り、リズミックに照射した。その結果、青緑色光の照射を受けた細胞は、サルコメア構造の発達が促進され、光刺激に応答して収縮することを解明した（Asano et al., 2015）。オプトジェネティクスを用いたメゾスコピック研究を促進する目的で、ChR1とChR2のキメラのChRWR, ChRFRに点変異度導入し、その機能を詳細に研究した。とくにChRFR-C167Aは、膜発現効率や光電流の大きさにおいてすぐれており、大脳皮質錐体細胞など比較的大型のニューロンを微弱光で光刺激をする目的に最適化されていた(Hososhima et al., 2015)。また、バクテリア由来のNa+トランスポーター型ロドプシンをニューロンに発現させることにより、光依存的に長時間安定した活動抑制が引き起こされることを確認した（Kato et al., 2015）。
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| Research Progress Status |
26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 |
26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
(69 results)
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[Journal Article] Structural basis for Na+ transport mechanism by a light-driven Na+ pump2015
Author(s)
H. E. Kato, K. Inoue, R. Abe-Yoshizumi, Y. Kato, H. Ono, M. Konno, S. Hososhima, T. Ishizuka, M. R. Hoque, H. Kunitomo, J. Ito, S. Yoshizawa, K. Yamashita, M. Takemoto, T. Nishizawa, R. Taniguchi, K. Kogure, A. D. Maturana, Y. Iino, H. Yawo, R. Ishitani, H. Kandori*, O. Nureki*
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Journal Title
Nature
Volume: 未定
Issue: 7550
Pages: 48-53
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Photofunctional nanomodulators for bioexcitation.2014
Author(s)
Miyako E, Russier J, MauroM, Cebrian C, Yawo H, Menard-Moyon C, Hutchison JA, Yudasaka M, Iijima S, De Cola L, Bianco A
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Journal Title
Angew Chem Int Ed.
Volume: 53
Issue: 48
Pages: 13121-13125
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Optogenetic stimulation of the auditory pathway.2014
Author(s)
Hernandez VH, Gehrt A, Reuter K, Jing Z, Jeschke M, Mendoza Schulz A, Hoch G, Bartels M, Vogt G, Garnham CW, Hiromu Yawo H, Fukazawa Y, Augustine GJ, Bamberg E, Kügler S, Salditt T, de Hoz L, Strenzke N, Moser T
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Journal Title
J Clin Invest
Volume: 124
Issue: 3
Pages: 1114-1129
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hindbrain V2a neurons in the excitation of spinal locomotor circuits during zebrafish swimming2013
Author(s)
Kimura, Y., Satou, C., Fujioka, S., Shoji, W., Umeda, K., Ishizuka, T., Yawo, H., and Higashijima, S.
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Journal Title
Current Biology
Volume: 23
Issue: 10
Pages: 843-849
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 感覚の遺伝子工学.2014
Author(s)
八尾寛
Organizer
第５回感性センシング応用ロードマップ技術分科会
Place of Presentation
東京
Year and Date
2014-11-04
Related Report
Invited
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[Presentation] Optogenetic patterning of touch perception -- sensing light by skin.2014
Author(s)
Yawo H. Yokoyama Y, Sumiyoshi A, Abe A, Koizumi K, Egawa R, Liu Y, Ohshiro T, Matsuzaka Y, Kawashima R, Mushiake H, Ishizuka T
Organizer
The 16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
Place of Presentation
Nagahama, Japan
Year and Date
2014-10-05 – 2014-10-10
Related Report
Invited
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[Presentation] 触覚パターンのオプトジェネティクス制御.2014
Author(s)
八尾寛, 横山超一, 住吉晃, 阿部健太, 小泉協, 江川遼, 劉越人, 大城朝一, 松坂義哉, 川島隆太, 虫明元, 石塚徹
Organizer
第52回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
札幌
Year and Date
2014-09-25 – 2014-09-27
Related Report
Invited
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[Book] Optogenetics2013
Author(s)
Oertner TG, Helmchen F, de Lecea L, Beck H, Konnerth A, Kaupp B, Knpfel T, Yawo H, Musser M
Publisher
De Gruyter, Berlin
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