2012 Fiscal Year Annual Research Report
大脳皮質における非カラム的局所回路の作動原理の究明
| Project Area | Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing |
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| Project/Area Number |
23115101
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
金子 武嗣 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90177519)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 洋 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (10549603)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 神経解剖学 / 運動皮質 / 神経回路網 / 遺伝子工学 / 理論構築 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2012年度には皮質メゾ回路を解明するために以下の実験を行った。
（１）運動系皮質の神経回路を解析するための解析ツールとして情報入力部位が可視化された遺伝子改変動物などを開発する研究：Gensat/NIH より購入した VIP/Cre, Somatostatin/Cre IRES knock-in mouse に樹状突起・細胞体を選択的に可視化するウィルスベクターを感染させて、情報入力部位の完全可視化に成功している。この介在ニューロンへの興奮性・抑制性入力を定量的な解析を始めた。
（２）従来の細胞内染色の手法を用いて「From one to group」に皮質の局所回路網を形態学的に解析する研究：すなわち、まず一方で、細胞内記録法・ホールセルパッチ法などにより電気的・化学的性質が調べられた１個のニューロンを細胞内染色し、特にその情報出力部位である軸索を染色する。他方で、遺伝子発現などの機能により分類された１群のニューロンの細胞体・樹状突起 (情報入力部位) をゴルジ染色様に標識し、細胞内染色された軸索 (From one) が１群の細胞体・樹状突起に (to group) どのように入力するか定量的に解析する。2012年度には、大脳皮質の３大抑制性インターニューロンのうち parvalbumin 産生ニューロンの樹状突起細胞体が標識された遺伝子改変マウスを用いて、皮質スライスを作製して錐体ニューロンの細胞内標識をする実験を進めている。
（３）多ニューロンCa2+画像法(fMCI)を用いる、あるいは遺伝子改変動物を用いて多ニューロン膜電位画像法を確立する、などして自発および刺激状況下で特定の皮質機能ニューロン群の動的反応特性を検討する研究：この部分については東京大・野村洋助教が主として分担して実行した。
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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
項目（１）の遺伝子改変動物の作製については、少し作戦変更をして、樹状突起細胞体を可視化できるウィルスベクターの開発を先行して進めた。その結果、２種類の介在ニューロンの情報入力部位の可視化に成功しており、興奮性・抑制性入力を定量的に解析しつつある。
項目（２）と（３）については、概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目が終わるところであるので研究計画を見直した。
（１）遺伝子改変動物の作成については上記のように、樹状突起・細胞体を選択的に可視化するウィルスベクターを開発することを優先する。実際、ほぼ成功しつつ有るので、この方法で、皮質介在ニューロンへの興奮性・抑制性入力を解析を始め、定量的な所見を取る方向に舵を切った。
（２）既に作成済みのparvalbumin 産生ニューロンの樹状突起細胞体が標識された遺伝子改変マウスを用いて、皮質スライスを作製して錐体ニューロンの細胞内標識をする実験を進める。所見の５０％くらいは集まりつつ有るので、これからの１年で所見を完成させ、論文にするように予定している。
（３）多ニューロンCa2+画像法(fMCI)を用いる方法は確立しているので、in vivo の実験系で、自発および刺激状況下で特定の皮質機能ニューロン群の動的反応特性を検討する。この部分については東京大・野村洋助教が主として分担して実行する予定である。
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[Journal Article] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat.2013
Author(s)
Ge S-N, Li Z-H, Tang J, Ma Y, Hioki H, Zhang T, Lu Y-C, Zhang F-X, Mizuno N, Kaneko T,Liu Y-Y, Lung MSY, Gao G-D, Li J-L.
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Journal Title
Brain Structure and Function
Volume: 219
Pages: 211-229
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Visualization of cortical projection neurons with retrograde TET-Off lentiviral vector.2012
Author(s)
Watakabe A, Kato S, Kobayashi K, Takaji M, Nakagami Y, Sadakane O, Ohtsuka M, Hioki H, Kaneko T, Okuno H, Kawashima T, Bito H, Kitamura Y, Yamamori T
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 7
Pages: e46157
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] The loss of mDia, a Rho effector and actin nucleator, disrupts Ephrin-mediated axon guidance, leading to defective left-right limb alternation during locomotion.2012
Author(s)
豊田洋輔 , 篠原亮太, Thumkeo Dean, 上條博史, 西村浩氏, 日置寛之 , 金子武嗣 ,石崎敏政 , 古屋敷智之, 成宮周
Organizer
第35回日本神経科学大会
Place of Presentation
名古屋国際会議場
Year and Date
2012-09-18 – 2012-09-21
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