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2017 Fiscal Year Annual Research Report

先端的神経ネットワーク解析による霊長類大脳眼球運動制御システムの構造と機能の解明

Research Project

Project/Area Number 16H02454
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高田 昌彦  京都大学, 霊長類研究所, 教授 (00236233)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords大脳皮質 / 大脳基底核 / 眼球運動系 / ウイルスベクター / 霊長類
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マカクザル(ニホンザルもしくはアカゲザル)を用いて、狂犬病ウイルス(RV)ベクターによる入出力解析、多領域多点同時記録によるネットワークダイナミクス解析、ウイルスベクターを利用した遺伝子操作による神経路選択的機能介入などの先端的神経ネットワーク解析システムを駆使して、霊長類の大脳皮質―大脳基底核連関の構造と機能を明らかにすることを目的としている。平成29年度は前年度にスタートした以下の3つの研究計画を継続、実施した。
1.「RVベクターを用いた眼球運動関連皮質領野の投射様式と多シナプス性入力様式の解析」については、高発現型multi-color RVベクターによる逆行性越シナプス的多重トレーシングを、前頭眼野、補足眼野、頭頂間溝外側部を対象にして実施する準備を進めている。また、大脳基底核から運動前野背側部および腹側部への多シナプス性入力様式に関する原著論文を投稿準備中である。
2.「多領域多点同時記録による眼球運動関連ネットワークダイナミクスの解析」については、眼球運動課題遂行中のマカクザルの前頭眼野、大脳基底核、上丘などから同時記録をおこなう実験システムのセットアップを終了し、記録実験をスタートしつつある。
3.「神経路選択的な光遺伝学的抑制法や化学遺伝学的抑制法の確立」については、研究代表者らがすでに霊長類において開発に成功し、最近、原著論文として発表した光遺伝学による神経路選択的刺激法を応用し、搭載遺伝子を交換して光遺伝学的抑制法を霊長類で確立するためのウイルスベクターの作製を終了し、現在サルにおける注入実験を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「RVベクターを用いた眼球運動関連皮質領野の投射様式と多シナプス性入力様式の解析」、「多領域多点同時記録による眼球運動関連ネットワークダイナミクスの解析」、「神経路選択的な光遺伝学的抑制法や化学遺伝学的抑制法の確立」のいずれについても、平成29年度当初に掲げた目標をほぼクリアし、全体として研究計画が順調に進展していると考えられるため。

Strategy for Future Research Activity

研究計画は当初の予定どおり順調に進展しており、平成30年度は前年度から継続している以下の3つの研究計画を実施する。
1.「RVベクターを用いた眼球運動関連皮質領野の投射様式と多シナプス性入力様式の解析」については、高発現型multi-color RVベクターを用いた逆行性越シナプス的多重トレーシングと超高発現型アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いた順行性単シナプス的トレーシングを同一サル個体に適用し、前頭眼野、補足眼野、頭頂間溝外側部を対象にして大脳皮質―大脳基底核ループ回路の構造を解析する。
2.「多領域多点同時記録による眼球運動関連ネットワークダイナミクスの解析」については、眼球運動課題遂行中のマカクザルの前頭眼野、大脳基底核(線条体、黒質網様部)、上丘、および視床から同時記録をおこない、眼球運動関連ネットワークのダイナミクスを解析する。
3.「神経路選択的な光遺伝学的抑制法や化学遺伝学的抑制法の確立」については、搭載遺伝子を交換したAAVベクターによる光遺伝学的抑制法の霊長類脳における確立に加えて、単一ベクターにopsin遺伝子とDREADD遺伝子の両方を搭載したAAVベクターを作製し、光遺伝学的活動制御と化学遺伝学的活動制御を用途に応じて使い分ける技術を開発する。

  • Research Products

    (37 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Multisynaptic Projections from the Amygdala to the Ventral Premotor Cortex in Macaque Monkeys: Anatomical Substrate for Feeding Behavior2018

    • Author(s)
      Ishida Hiroaki、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroanatomy

      Volume: 12 Pages: 3

    • DOI

      10.3389/fnana.2018.00003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Treatment With the Neutralizing Antibody Against Repulsive Guidance Molecule-a Promotes Recovery From Impaired Manual Dexterity in a Primate Model of Spinal Cord Injury2018

    • Author(s)
      Nakagawa Hiroshi、Ninomiya Taihei、Yamashita Toshihide、Takada Masahiko
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 29 Pages: 561~572

    • DOI

      10.1093/cercor/bhx338

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Speed and Scalable Whole-Brain Imaging in Rodents and Primates2017

    • Author(s)
      Seiriki K, Kasai A, Hashimoto T, Schulze W, Niu M, Yamaguchi S, Nakazawa T, Inoue K, Uezono S, Takada M, Naka Y, Igarashi H, Tanuma M, Wascheck JA, Ago Y, Tanaka KF, Hayata-Takano A, Nagayasu K, Shintani N, Hashimoto R, Kunii Y, Hino M, Matsumoto J, Yabe H, Nagai T, Fujita K, Matsuda T, Takuma K. Baba A, Hashimoto H
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 94 Pages: 1085~1100.e6

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.05.017

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pseudotyped Lentiviral Vectors for Retrograde Gene Delivery into Target Brain Regions2017

    • Author(s)
      Kobayashi K, Inoue K, Tanabe S, Kato S, Takada M, Kobayashi K
    • Journal Title

      Front Neuroanat

      Volume: 11 Pages: 65

    • DOI

      10.3389/fnana.2017.00065

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Alterations in the reduced pteridine contents in the cerebrospinal fluids of LRRK2 mutation carriers and patients with Parkinson’s disease2017

    • Author(s)
      Ichinose H, Inoue K, Arakawa S, Watanabe Y, Kurosaki H, Koshiba S, Hustad E, Takada M, Aasly JO
    • Journal Title

      J Neural Transm

      Volume: 125 Pages: 45~52

    • DOI

      10.1007/s00702-017-1784-x

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光学センサーと小型コンピュータを用いた可搬型行動実験装置の開発2018

    • Author(s)
      大石高生、上野瑠惟、高田昌彦
    • Organizer
      第7回日本マーモセット研究会大会
  • [Presentation] マーモセットにおける大脳基底核および小脳から前部・後部帯状皮質への多シナプス性入力様式2018

    • Author(s)
      上園志織、田辺創思、藤原真紀、柘植仁美、中村克樹、井上謙一、高田昌彦
    • Organizer
      第7回日本マーモセット研究会大会
  • [Presentation] 化学遺伝学とPET イメージングの融合による黒質線条体ドーパミン神経活動制御2018

    • Author(s)
      南本敬史、三村喬生、永井裕司、井上謙一、須原哲也、高田昌彦
    • Organizer
      第7回日本マーモセット研究会大会
  • [Presentation] 光遺伝学による脳神経系へのアプローチ:霊長類2017

    • Author(s)
      高田昌彦
    • Organizer
      第64回日本実験動物学会総会
    • Invited
  • [Presentation] 第58回日本神経病理学会総会学術研究会2017

    • Author(s)
      高田昌彦
    • Organizer
      マカクサルモデルの脳病態:多系統萎縮症、パーキンソン病、老化
    • Invited
  • [Presentation] Cells of origin of multisynaptic projections from amygdala to ventral premotor cortex in macaques2017

    • Author(s)
      Ishida H, Inoue K, Hoshi E, Takada M
    • Organizer
      Different elements of Primate Neural Networks in the Connectome Era
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the premotor cortex in macaque monkeys - Retrograde transneuronal dual tracing using rabies viral vectors2017

    • Author(s)
      Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Ishida H, Hoshi E, Takada M
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia Conference: Primate Neuroscience
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 霊長類および齧歯類の線条体入力系におけるFuGシュードタイプレンチウイルス2017

    • Author(s)
      田辺 創思、井上 謙一、上園 志織、柘植 仁美、中村 克樹、小林 和人、高田 昌彦
    • Organizer
      第32回 日本大脳基底核研究会
  • [Presentation] マーモセットにおける大脳基底核から帯状皮質への多シナプス性入力様式2017

    • Author(s)
      上園 志織、田辺 創思、藤原 真紀、柘植 仁美、中村 克樹、井上 謙一、高田 昌彦
    • Organizer
      第32回 日本大脳基底核研究会
  • [Presentation] Raspberry Piを用いたマーモセット運動機能解析装置の開発2017

    • Author(s)
      大石高生、福冨憲司、上野瑠惟、高田昌彦
    • Organizer
      第33回日本霊長類学会
  • [Presentation] Differences in retrograde gene transfer efficiency and cytotoxicity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in the striatal input system of rodents and primates2017

    • Author(s)
      Tanabe S, Uezono S, Tsuge H, Fujiwara M, Nagaya K, Nagaya N, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayasi K, Inoue K, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Improvement of a sucrose preference test for evaluating depression-like behavior in macaque monkeys2017

    • Author(s)
      Yamanaka H, Hosaka N, Takada M, Onoe H
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] GABAergic modulation of striatal neuron activity in behaving macaque monkeys2017

    • Author(s)
      Hatanaka N, Takara S, Kaneko N, Takada M, Nambu A
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Phase-amplitude coupling in cerebro-basal ganglia-cerebellar networks: A new model of hypo- and hyperkinetic movement disorders2017

    • Author(s)
      Ninomiya T, Nagai Y, Inoue K, Hori Y, Kikuchi E, Lee J, Suhara T, Iriki A, Minamimoto T, Takada M, Isoda M, Matsumoto M, Mccairn K.W.
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the dorsal and ventral premotor cortices in macaque monkeys: retrograde transneuronal dual tracing with fluorescent rabies viral vectors2017

    • Author(s)
      Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Tsuge H, Nagaya N, Nagaya K, Ishida H, Hoshi E, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] The lentiviral vector pseudotyped with FuG-E glycoprotein is more suitable, compared with the FuG-B2 type, for retrograde gene transfer into the cortical input system of primates2017

    • Author(s)
      Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Nagaya K, Nagaya N, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Morphological differences of large layer V pyramidal neurons among the cortical motor-related areas of macaques2017

    • Author(s)
      Takata Y, Nakagawa H, Yamanaka H, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Primate dopamine neurons in the substantia nigra transmit a stop signal to the caudate nucleus during the performance of a saccadic countermanding task2017

    • Author(s)
      Ogasawara T, Takada M, Matsumoto M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Predicted reward value in the rostromedial caudate and the ventral pallidum for goal-directed action in monkeys2017

    • Author(s)
      Fujimoto A, Hori Y, Nagai Y, Mccairn K.W. Hirabayashi T, Takada M, Suhara T, Minamimoto T.
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Nucleus Accumbens Dysregulation and Deep Brain Stimulation: Evidence for Disruption of Normal and Abnormal Behavioral Profiles and Neurophysiological Activity in Monkeys and Humans2017

    • Author(s)
      Mccairn K.W., Ninomiya T, Min P.H., Lim, Park, Bennet K.E., Lee K.H., Isoda M, Paek S, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia and cerebellum to the cingulate cortex in common marmosets as revealed by retrograde transneuronal labeling with rabies virus2017

    • Author(s)
      Uezono S, Tsuge H, Tanabe S, Fujiwara M, Nagaya N, Nagaya K, Inoue K, Takada M
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Involvement of the store operated calcium entry in the long-lasting calcium transient in the striatal GABAergic neuron2017

    • Author(s)
      Kikuta S, Yanagawa Y, Homma N, Takada M, Osanai M
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A sucrose preference test modified for evaluation of depression-like behavior in macaque monkeys2017

    • Author(s)
      Yamanaka H, Hosaka N, Takada M, Onoe H
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Arrangement of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the dorsal and ventral premotor cortical areas in macaques: retrograde transneuronal double labeling with fluorescent rabies viral vectors2017

    • Author(s)
      Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Ishida H, Hoshi E, Takada M
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The nigrostriatal dopamine pathway transmits a stop signal during the performance of a saccadic countermanding task in monkeys2017

    • Author(s)
      Ogasawara T, Takada M, Matsumoto M
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FAST, High-speed serial-sectioning imaging for whole brain analysis with high scalability2017

    • Author(s)
      Kasai A, Seiriki K, Hashimoto T, Niu M, Yamaguchi S, Naka Y, Igarashi H, Tamura M, Nakazawa T, Inoue K, Takada M, Fujita K, Hashimoto H
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Encoding expected reward value for formulating goal-directed decision in the rostro-medial caudate and the ventral pallidum2017

    • Author(s)
      Fujimoto A, Hori Y, Nagai Y, McCairn K.W, Hirabayashi T, Kikuchi E, Takada M, Suhara T, Minamimoto T
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia and cerebellum to the anterior and posterior cingulate cortical areas in common marmosets: Retrograde transneuronal double labeling with fluorescent rabies viral vectors2017

    • Author(s)
      Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Tsuge H, Nakamura K, Inoue K, Takada M
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optogenetic modulation of saccade-controlling circuits in the monkey basal ganglia2017

    • Author(s)
      Amita H, Kim H.F, Inoue K, Takada M, Hikosaka O
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Differences in retrograde gene transfer efficiency and cytotoxicity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in rodent and primate brains2017

    • Author(s)
      Tanabe S, Tsuge H, Uezono S, Fujiwara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cells of origin of multisynaptic projections from amygdala to ventral premotor cortex in macaques2017

    • Author(s)
      Ishida H, Inoue K, Hoshi E, Takada M
    • Organizer
      平成29年度生理研研究会 第7回社会神経科学研究会
  • [Remarks] 京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野 ホームページ

    • URL

      http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/index.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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