2018 Fiscal Year Annual Research Report
「個性」創発の神経基盤解明にむけた網羅的な神経回路イメージング解析技術の開発
| Project Area | Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality |
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| Project/Area Number |
16H06532
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| Research Institution | Tokushima Bunri University |
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Principal Investigator |
冨永 貴志 徳島文理大学, 神経科学研究所, 教授 (20344046)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
種村 健太郎 東北大学, 農学研究科, 教授 (20332322)
高島 一郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (90357351)
梶原 利一 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (60356772)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 膜電位感受性色素 / 行動プロファイリング / バルプロ酸 / 海馬 / 嗅内野 / 嗅周囲皮質 / 前帯状皮質 / 光信号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.「個性」解析のモデル動物系を用いた評価計測系の確立(代表冨永，分担種村) 妊娠期の母マウス，または幼若期マウスへの神経作動性化合物(バルプロ酸等)投与によるモデルを作成して，評価計測の座標軸としようとしている。また，マウスの系統間差異および交雑影響のプロファイリングを進めた。マウスの近郊系実験用マウス，C57/BL6と，DBA/2との比較を進め，行動様式プロファイリングにおいて海馬の関与の強い学習試験である恐怖条件付け学習記憶試験において，異なる行動様式が示された。In vitroの試験では，シナプス可塑性（LTP）の誘導時の特性が異なることが光計測法を使って詳細に示せた。
2. 海馬神経回路の網羅的光計測手法の開発(代表冨永，分担高島，梶原)膜電位感受性色素(VSD)を用いた計測手法を適用することで，回路内の不均一なLTP誘導や神経細胞活動性の変化を明らかにした（Tominaga et al., Front Cell Neurosci, 2018）。
3. 無染色標本での光計測法の開発(代表冨永） 新規の早い無侵襲光信号を発見し，今後の活用が期待して性質をしらべている。
4.海馬以外の評価神経回路の神経活動の光計測(代表冨永，分担高島，梶原)嗅内皮質・嗅周囲皮質を選び基準となる神経回路活動を記録している。嗅内野の長時間の興奮伝播について計測できた（Kajiwara et al., Front Cell Neurosci., 2019）特にてんかんとの関連について新たなデータが蓄積されてきた。さらに，前帯状皮質(ACC)について特に脳梁を介した情報伝達について解析を進めた（論文準備中）。
5.配偶子を介した経世代「個性」影響の検討 (分担種村)配偶子を介した経世代「個性」影響を検討する目的で，親世代マウスへの化学物質投与による配偶子および産仔マウスへの影響を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由
1.「個性」解析のモデル動物系を用いた評価計測系の確立：行動プロファイリングと神経回路機能計測の両面において，バルプロ酸モデル，さらには近交系同士の異なる性質を持つマウス群の差を示す結果を得られている。バルプロ酸については2つの投与プロトコルを試している。
2. 海馬神経回路の網羅的光計測手法の開発：膜電位感受性色素 (VSD)を用いた計測手法を適用することで，回路内の不均一なLTP誘導や神経細胞活動性の変化を明らかにした。（Tominaga et al., Front Cell Neurosci, 2018）
3. 無染色標本での光計測法の開発：無染色のスライス標本からの信号計測を試みたところ成功した。これはこれまでに報告されていない早いシナプス後細胞依存性の光信号であり今後の活用が期待される。このような新規の非侵襲的計測を用いることで「個性」の回路機能の解明が進むことが期待される。
4.海馬以外の評価神経回路の神経活動の光計測：嗅内皮質・嗅周囲皮質を選び基準となる神経回路活動を記録することに成功している（Kajiwara et al., Front Cell Neurosci., 2019）。さらに，前帯状皮質(ACC)の神経回路について解析を進めた。どちらの領野でも順調に基礎的なデータが蓄積されてきており，新学術領域内の他の研究グループとの共同研究においてもこれを活かすことが可能である。
5.配偶子を介した経世代「個性」影響の検討 (分担種村)配偶子を介した経世代「個性」影響を検討する目的で，親世代マウスへの化学物質投与による配偶子 および産仔マウスへの影響を検討している。このような新しい試みをすることでより深く「個性」を調べられる動物モデルが作成できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの動物モデルの確立という面では，いくつかの化学物質投与モデルの確立が見込めており，特にバルプロ酸の投与プロトロトコールでは，低用量モデルと，高用量モデルの両方を調べ，基本的に同じような回路機能の変調を観察しているが，このメカニズムの詳細にわたって今後調べている。これらを異なる性質を示す「個性」群と捉えて神経回路機構を解明する。これに加え，近交系の活用，さらにはいくつかの遺伝子改変モデルマウスの導入によって更に「個性」を探索する動物モデルを拡充する。計測装置の面では，さらに光計測を中心とした自動化をすすめスループット性を良くしていく。これは網羅性を兼ねたLTPの連続記録が可能な手法として確立しており（Tominaga et al., Front Cell Neursci.,2018），今後の応用が待たれる。また，無染色標本での計測のような新規の計測手法を開発し，他の研究グループで必要とされる解析ニーズに答えられるようにする。 行動プロファイリングではこれまで多くの動物の基礎データを収集しており，これに配偶子，産仔マウスへの影響のような新規の解析視点を加えることで，「個性」の理解に繋げられる。 また，海馬に偏りがちな神経回路機構の検証であったが，嗅内野，嗅周囲皮質，前帯状皮質のようないくつかの脳領野の神経活動について基礎データを積み重ね神経活動のカタログ化により「個性」解析に資する。
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