光遺伝学的な軸索活動の観察と操作による持続的注意を司る神経回路動態の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J09497
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 宮本 大祐 名古屋大学, 環境医学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: 光遺伝学 / 軸索 / 大脳皮質

Outline of Annual Research Achievements

光遺伝学的技術に関する２本の筆頭著書論文が受理された。Sceince誌には"Top-Down Cortical Input during NREM Sleep Consolidates Perceptual Memory"というタイトルのReport論文が受理された。最新の光遺伝学的な神経活動の操作方法と神経活動の記録方法を大脳脳皮質において駆使して、行動と脳活動との関係解明に成功した。従来研究の多かった細胞体だけではなく、軸索における光遺伝学的技術を用いて行動に関わる詳細な神経回路を解明した。Neuroscience Research誌には“The fiber-optic imaging and manipulation of neural activity during animal behavior”というタイトルのInvited Review論文が受理された。自身の有する光遺伝学的操作方法と光遺伝学的記録方法及び周辺技術について近年の論文を総説している。Neuroscience Research誌の論文内容は2016年2月号に表紙掲載された。国際会議において筆頭著者発表を２度行い、国内会議において筆頭著者発表を２度行った。また理化学研究所脳科学総合研究センター及びウィスコンシン大学マディソン校を訪問し、２光子イメージング技術を習得した。日本神経科学会においては、所属研究室が招聘した関連分野における著名な研究者を道案内し、道中において自身の研究をアピールする貴重な機会を得た。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

光遺伝学的に軸索活動を操作した研究論文が受理され、光遺伝学的操作と光遺伝学的記録技術の総説論文が掲載されたため。

Strategy for Future Research Activity

頭部固定下マウスの大脳皮質における２光子イメージングを確立する。２光子イメージング技術は理化学研究所脳科学総合研究センター村山研及びウィスコンシン大学マディソン校Tononi, Cirelli研より習得する。オレキシン細胞から軸索投射を受ける大脳皮質の樹状突起スパインにおいて、二光子イメージングを確立する。また、プラスミドを用いて目的遺伝子をマウスに導入するために、理化学研究所脳科学総合研究センター下郡研よりインウテロエレクトロポレーションを習得する。頭部固定下動物において意識状態を測定するために、脳波と筋電位を記録して、アクティブアウェイク、クワイエットアウェイク、NREM睡眠、REM睡眠を分離する。各状態において大脳皮質の樹状突起スパインの形成や消失を解析する。

Research Products

• [Journal Article] Top-Down Cortical Input during NREM Sleep Consolidates Perceptual Memory (2016)
  • Author(s): Daisuke Miyamoto, Daichi Hirai, Chi Chung Alan Fung, Ayumu Inutsuka, Maya Odagawa, Takayuki Suzuki, Roman Boehringer, Chinnakkaruppan Adaikkan, Chie Matsubara, Norio Matsuki, Tomoki Fukai, Thomas J McHugh, Akihiro Yamanaka & Masanori Murayama
  • Journal Title: Science Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The fiber-optic imaging and manipulation of neural activity during animal behavior (2016)
  • Author(s): Daisuke Miyamoto, Masanori Murayama
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 103 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.neures.2015.09.004
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Top-Down Cortical Input during Sleep Consolidates Perceptual Memory (2015)
  • Author(s): Miyamoto D, Fung, C. C. A., Inutsuka A, Odagawa M, Boehringer R, Matsubara C, Matsuki N, McHugh TJ, Yamanaka A, Murayama M
  • Organizer: 包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-12-18
• [Presentation] Cortico-cortical top-down pathway for tactile memory consolidation during NREM sleep (2015)
  • Author(s): Miyamoto, D., Inutsuka A, Kamoshida A, Boehringer R, Odagawa M, Matsuki N, McHugh TJ, Yamanaka A, Murayama M
  • Organizer: Neuroscience 2015
  • Place of Presentation: シカゴ
  • Year and Date: 2015-10-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 徐波睡眠時の大脳皮質のトップダウン入力は触覚の再認記憶を固定化する日本神経科学会大会 (2015)
  • Author(s): 宮本大祐、犬束歩、鴨志田敦史、Roman Boehringer、小田川 摩耶、松木 則夫、Thomas J McHugh、山中 章弘、村山 正宜
  • Organizer: 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-07-29
• [Presentation] Bottom-up vs top-down cortico-cortical processes for sensory recognition memory. (2015)
  • Author(s): Miyamoto, D., Inutsuka A, Kamoshida A, Boehringer R, Odagawa M, Matsuki N, McHugh TJ, Yamanaka A, Murayama M
  • Organizer: 2015 Bridging Biomedical Worlds Conference
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-05-11
  • Int'l Joint Research