2013 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) |
2011-07-21 – 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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| Research Abstract |
高次機能を実現する構造基盤・動態を明らかにする目的で、以下の実験を行った。
(1) 皮質メゾ回路を解析するためのツールとして遺伝子改変動物・ウイルスベクター等の開発：特定の神経細胞を効率よく可視化する目的で、新規ウイルスベクターの開発を行い成功した（AAV2/1）。この新規ウイルスベクターを、VIP-Cre, SOM-Cre IRES knock-in mice（Jackson）の大脳新皮質に注入したところ、情報入力部位である樹状突起・細胞体が完全に可視化された。また別のウイルスベクターを用い、軸索の末端まで効率的に標識することにも成功している。VIP発現細胞への入力解析は進み、基礎データの大半は取り終えた。SOM発現細胞への入力解析については、解析法を含めた予備実験を進めているところである。PV発現細胞については、以前に作出したBAC Tgを用い、第一次運動野における入力特性の解析が進展している。
(2) 「From one to group」の戦略のもと、細胞内染色法を用いて皮質回路網を形態学的に解析する研究：まず一方で、細胞内記録法により単一神経細胞の電気生理学的特性を解析すると同時に、細胞内染色を行う。その後、免疫蛍光染色により化学的性質を検討する。他方で、遺伝子発現などの特性により分類された神経細胞集団の細胞体・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）が特定の神経細胞集団の細胞体・樹状突起に（to group）にどのように入力するかを定量的に解析する。2013年度は、各層錐体細胞からPV発現細胞への結合特性を解析し、基礎データの取得は終わった。
(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 / 自発および刺激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研究分担者である野村洋助教（東京大）が主として行った。
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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)の遺伝子改変動物作出については戦略を変更し、ウイルスベクターの開発に引き続き力を入れた。Jackson社からCreマウスが容易に入手できたからである。また、開発した技術・マテリアルを用い、基礎データを取得することができた。
項目(2)と(3)についても、概ね順調に進んでおり、論文発表に向け解析を続けている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 「第一次運動野における、PV発現細胞への入力特性」と「第一次体性感覚野における、VIP発現細胞への入力特性」は基礎データが集まっているので、論文発表に向け補強データを追加していきたい。また「第一次運動野における、VIP発現細胞への入力特性」についても実験を開始する。SOM発現細胞への入力解析については、予備実験・検討実験を早期に終える。
(2) 基礎データの大半は取り終えたので、定量的解析について検討を重ねている。2014年度中に論文発表できるよう、引き続き解析を進める。
(3) fMCIを用いる手法は確立しているので、in vivoでの検討を引き続き推進したい。引き続き、分担者である野村洋助教が主として遂行していく。
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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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