霊長類に対して光遺伝学を応用した神経経路選択的な伝達遮断法を実現する

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06880
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 木下 正治 弘前大学, 医学研究科, 准教授 (60599083)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光遺伝学 / マカクザル

Outline of Annual Research Achievements

本研究では霊長類（マカクザル）の脳に対して光遺伝学（optogenetics）を適用し、神経経路選択的かつミリ秒オーダーの時間精度で神経系の情報伝達を制御する手法を確立し、この方法を用いて視覚情報から運動情報への変換（視覚－運動変換）に重要であると考えられる中脳上丘への視覚情報の入力経路およびその働きについて明らかにすることを目標としている。より具体的には、大脳皮質第一次視覚野（V1）から中脳上丘への神経伝達に注目し、この経路の神経細胞にウイルスベクターを用いて光感受性タンパク質（opsin）遺伝子を導入し、その軸索末端に光刺激を行うことで導入したopsinを活性化し、V1から上丘への経路特異的にニューロンの活動を操作する。この光刺激による神経活動操作を、サルが視覚刺激に対応して視線を動かす行動課題（視覚誘導姓サッケード課題）を遂行している時に行い、その効果を詳細に調べることを目指している。
初年度に当たる2019年度は、光照射により神経活動を抑制するためのオプシン遺伝子の検討を進めるとともにマカクザルに視覚刺激を呈示し視線移動などを行わせる行動課題のシステムの改修を行いつつ、マカクザルに対する行動課題の基礎的な訓練を行った。またV1からの神経軸索が投射している上丘浅層に対して効率的に光照射を行うために、従来用いていた記録用の金属電極に光ファイバーを貼り合わせたoptrodeのシステムについても電極と光ファイバーを独立して動かすためのシステムの検討などを行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

行動課題などを制御するプログラムの修正などに想定以上の時間がかかり、予定よりも進捗に遅れがある。

Strategy for Future Research Activity

進捗にやや遅れはあるが、今後は複数のサルの行動課題訓練を並行して行うなどして、基本的には当初の計画通りに研究を進めていく方針である。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は主に行動課題制御のプログラミング等に遅延が生じ、研究の進捗に遅延が生じたためであり、今後は実験と予備的な行動課題訓練を並行して行うなどして計画を進めていく方針であり、主にそのために必要な消耗品などに使用していく。