睡眠時におけるｍＲＮＡ発現の広域時空間マップと記憶との連関

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J01973
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 大本 育実 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Keywords: カルシウムイメージング / 2光子顕微鏡 / in vivoイメージング / 睡眠

Outline of Annual Research Achievements

睡眠は記憶の固定化に大きく関与することが知られていながら、そのメカニズムはいまだ十分に明らかになっていない。本研究は、触知覚記憶の定着に必要とされる神経活動及び分子機序を脳部位網羅的に明らかにすることを目的としている。生きたマウス脳の超広域（従来面積比36倍）において高い時間分解能・空間分解能で記録可能な超広視野2光子顕微鏡、FASHIO-2PM (Ota et al., Neuron 2021)を用いて、睡眠時における神経活動と触知覚の定着の相関関係、ならびに学習における神経細胞の活動機序を脳部位網羅的に明らかにすることを目指す。
計画2年目にあたる本年度は、触知覚タスク前後において超広視野２光子顕微鏡下で睡眠中のマウスの神経活動の記録と解析を実施した。採用１年目に確立した超広視野顕微鏡下における睡眠中の神経活動記録法と、床面質感の違いにより触知覚記憶を評価できる床面学習課題（Miyamoto et al., Science, 2016）とを組み合わせた実験パラダイムを確立し、学習前後の睡眠中における1万個以上からなる神経細胞集団の活動記録を進めた。顕微鏡下で頭部固定状態のまま睡眠させたマウスにおいても、タスクが実施可能であることが明らかになった。取得した大規模神経活動データを短時間で解析する手法も検討している。研究を進める中で、長時間に及ぶ２光子撮像が必要となったため、超広視野顕微鏡のオペレーティングソフトウェアならびにオペレーティングPCの改良を開発者と進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画では神経活動と同時に遺伝子発現の可視化を実施する予定であったが、多色のイメージングが困難なため計画を変更し、特徴的な活動を示す細胞の遺伝子発現プロファイルを探索することになった。このための予備実験の実施等で計画に軽微な遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

遺伝子発現プロファイルを探索するための条件検討を進め、神経活動記録から連続的に実験が実施できるようパイプライン化を進める予定である。その他実験プロトコルの最適化を進め、引き続き神経活動データを記録・解析し、最終年度での論文化に向けて研究を進める。