経路選択的光遺伝学機能操作法による行動制御
Publicly Offered Research
Project Area | Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing |
Project/Area Number |
25115731
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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 |
Review Section |
Biological Sciences
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Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
Principal Investigator |
伊佐 正 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (20212805)
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Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2014)
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Budget Amount *help |
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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Keywords | 上丘 / 指向運動 / 逃避行動 / ウィルスベクター / 光遺伝学 / 脳幹網様体 |
Outline of Annual Research Achievements |
げっ歯類において、中脳上丘から反対側網様体へ投射経路は視覚刺激等に対する指向運動を制御しているのに対し、同側網様体への投射経路は逃避行動を制御しているという仮説が提唱されてきた。しかし、その実験的証拠はあくまで間接的だった。本研究では、ウィルスベクターのみを用いて経路選択的にチャネルロドプシンを発現させ、それによってそれぞれの経路選択的に特異的な行動が観察されるかどうかを観察し、上記の仮説の検証を目的としている。今回、そのための第一歩として、AAV1-CAG-ChR2(H134R)-tdTomatoをマウスの片側上丘に注入し、5-7週間後に波長473nmの青色レーザーを直径250μmないしは500μmの光ファイバーを上丘の直上に埋めて照射し、行動を観察した。すると、直径250μmで尾外側部を刺激した際には、反対側への頭部の指向運動が誘発され、2-3秒にわたる長い時間の刺激では全身の回旋運動が誘発された。それに対し、吻内側部の刺激では上方向に頭を向ける指向運動様の動きが観察された。一方で、直径500μmの光ファイバーで上丘全体を強く刺激した際には、全身の逃避行動が観察された。次に、第二段階として、左の橋・延髄網様体に逆行性のウィルスベクターであるFuGC- MSCV-Creを注入し、その後右側の上丘にAAV-EF1α-double flex hChR2-YFPを注入し、交叉性上丘―網様体投射経路に選択的にチャネルロドプシンを発現させた。数か月以降に上丘に波長473 nmの青色レーザー光を照射したところ、反対側の頭部の指向運動を誘発できた。その後麻酔下でも上丘ニューロンがレーザー刺激に発火応答していることが確認できた。このようにして、遺伝子改変動物を作製することなく、2種類のウィルスベクターの組み合わせのみで、経路選択的な光遺伝学的手法によって、行動に影響を与えることができた。
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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
(27 results)
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[Journal Article] Decoding grasp force profile from electrocorticography signals in non-human primate sensorimotor cortex.2014
Author(s)
Chen, C., Shin, D., Watanabe, H., Nakanishi, Y., Kambara, H., Yoshimura, N., Nambu, A. and Isa, T., Nishimura, Y. & Koike, Y.
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Journal Title
Neurosci Res
Volume: S0168-0102(14).
Pages: 00047-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Cervical Dystonia: a disorder of the midbrain network for covert attentional orienting.2014
Author(s)
Hutchinson M, Isa T, Molloy A, Williams L, Kimmich O, Molloy F, Moore H, Healy DG, Lynch T, Walsh C, Butler J, Reilly R, Walsh R, O’Riordan S
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Journal Title
Frontiers in Neurology
Volume: なし
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Distinct local circuit properties of the superficial and intermediate layers of the rodent superior colliculus.2014
Author(s)
Phongphanphanee, P., Marino, R., Kaneda, K., Yanagawa, Y., Munoz, D.P. and Isa, T.
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Journal Title
Eur J Neurosci.
Volume: 40(2)
Issue: 2
Pages: 2329-43
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Reorganization of sensory pathways after neonatal hemidecortication in rats.2014
Author(s)
Wanakhachornkrai, O., Umeda, T., Isa, K., Tantisira, M., Tantisira, B. and Isa, T.
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Journal Title
Neuroscience Research
Volume: 79
Pages: 94-98
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Differential Expression of Secreted Phosphoprotein l in the Motor Cortex among Primate Species and during Postnatal Development and Functional Recovery2013
Author(s)
T. Yamamoto, T. Oishi, N. Higo, S. Murayama, A. Sato, I. Takashima, Y. Sugiyama, Y. Nishimura, Y. Murata, K. Yoshino-Saito, T. Isa, T. Kojima
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 8(5)
Issue: 5
Pages: 1-13
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prediction of hand trajectory from electrocorticography signals in primary motor cortex.2013
Author(s)
Chen, D., Shin, D., Watanabe, H., Nakanishi, Y., Kambara, H., Yoshimura, N., Nambu, A., Isa, T., Nishimura, Y. and Koike, Y.
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Journal Title
PLos One
Volume: 8
Issue: 12
Pages: 1-10
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] 障害脳が示す新たな機能2014
Author(s)
伊佐正
Organizer
第55回日本神経学会学術大会
Place of Presentation
福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
Year and Date
2014-05-22
Related Report
Invited
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