2023 Fiscal Year Annual Research Report
Large scale dual-axis two-photon imaging of the cerebro-cerebellar interactions to disentangle the mechanisms of the disruption of holism in psychiatric disorders
| Project Area | Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation |
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| Project/Area Number |
21H05136
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
堤 新一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 副チームリーダー (20862676)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 大規模2光子イメージング / 前頭連合野 / 自閉スペクトラム症 / メルトダウン / 神経活動シークエンス / 脳の全体性の崩壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．大脳小脳大規模2光子イメージング：遅延付きGo/No-Goタスク中のマウス前頭連合野第2/3層神経細胞に対し、1.27 x 1.27 mm視野の大規模２光子カルシウムイメージングを行った。さらに、イメージング中に薬理遺伝学的介入（DREADD）を行い、前頭野神経細胞の抑制により、逆に回路活動が亢進する現象を発見した。興奮性神経細胞に限定したDREADDとイメージングにより、回路活動の亢進は抑制性神経細胞の抑制による脱抑制に起因することが示唆された。この脱抑制の程度はタスク成績と負に相関したことから、抑制性神経回路の破綻が下記のメルトダウン様症状の原因となっていることが示唆された。
3．薬理学・遺伝学的精神疾患モデル：昨年度発見した、自閉スペクトラム症モデルマウスChd8 hKO系統において、認知学習が一旦成立するものの、突如として成績が低下し、その後は戻らない、自閉症児のメルトダウンに類似した行動について解析を進めた。メルトダウン様症状を起こしたとき、No-Goトライアルで間違った際に特異的に、特定の細胞群が発火することを発見した（これをメルトダウン細胞と名付けた）。メルトダウン細胞の活動は間違ったリック活動の前から生じ、リック活動が終わると収まることから、メルトダウン様症状を引き起こす原因であることが示唆された。以上の結果は、精神疾患関連遺伝子などの遺伝的負因と認知負荷が組み合わさることで、高次脳領野における抑制性神経回路が破綻し、メルトダウン細胞などの回路の異常活動を引き起こすことで、メルトダウン様症状をはじめとする全体性の崩壊を引き起こしていることを示唆した。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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