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
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16H02454
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 昌彦 京都大学, 霊長類研究所, 教授 (00236233)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 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 |
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| 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。
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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
「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。
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| 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。
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[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
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Journal Title
Neuron
Volume: 94
Pages: 1085～1100.e6
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[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
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[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
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[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
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[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
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[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
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