2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K16884
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
中園 智晶 福島県立医科大学, 医学部, 助教 (10835490)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 海馬 / 記憶 / 光遺伝学 / オシレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画においては、光遺伝学的手法(オプトジェネティクス)を用いた特定の神経ネットワーク活動の制御による記憶メカニズムの解明の解明を目指している。記憶には記銘・保持・想起のステップが存在し、それぞれのステップにおいて関与する神経ネットワークの振る舞いは変化していると考えられる。光刺激によって特定の神経細胞集団の活動を制御しうる光遺伝学の技術を使用することによって、特定の神経ネットワークのみを高い時間分解能において制御し、この記憶の個々のステップに関与する神経ネットワークとその振る舞いを明らかにすることができると考えられる。2019年度は実験の中心となる技術的な検証を中心に研究を実施した。本研究計画においては光操作を可能とするためのウイルスベクターを場所特異的に注入し、ハロロドプシンを発現させる必要があるため、実際にベクターを局所投与しその発現がターゲットの脳部位に限局しているかどうか検証し、適切な注入座標を確定させることができた。さらにウイルスを発現させた個体において電気生理記録を実施し、ウイルスベクターを投与した脳部位のニューロンがさらに投射する脳部位において光刺激・電気生理記録を同時に実施可能である環境をセットアップし、光刺激によって投射部位の神経ネットワーク活動が変化していることを確認できた。ネットワーク活動の変化は局所場電位の変化として記録できたものの、実際にニューロン集団のポピュレーションとしての振る舞いの変化との関連が十分に検証できていないため、記憶課題の行動訓練と並行して光刺激によるネットワークへの影響の詳細の検討も並行して実施中である。
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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
本研究計画が目指す、オプトジェネティクスを用いた特定の神経ネットワーク活動の制御による記憶メカニズムの解明のため、2019年度は実験の中心となる技術的な検証を中心に研究を実施した。本研究計画においては光操作を可能とするためのウイルスベクターを場所特異的に注入し、ハロロドプシンを発現させる必要があるため、実際にベクターを局所投与しその発現がターゲットの脳部位に限局しているかどうか検証し、適切な注入座標を確定させることができた。さらにウイルスを発現させた個体において電気生理記録を実施し、ウイルスベクターを投与した脳部位のニューロンがさらに投射する脳部位において光刺激・電気生理記録を同時に実施可能である環境をセットアップし、光刺激によって投射部位の神経ネットワーク活動が変化していることを確認できた。ネットワーク活動の変化は局所場電位の変化として記録できたものの、実際にニューロン集団のポピュレーションとしての振る舞いの変化との関連が十分に検証できていないため、記憶課題の行動訓練と並行して光刺激によるネットワークへの影響の詳細の検討も並行して実施中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の研究活動で確立した技術を適応し、実際に記憶課題を遂行中の動物より神経ネットワークの活動を記録・解析し、さらにそのネットワーク活動を光刺激によって操作した際にどのような行動の変化が見られるのかを検証してゆく。記憶課題としては当初の計画のようにワーキングメモリの保持を必要とする遅延型のT字迷路課題を予定し準備しているが、並行して場所移動を伴わないオペラントボックス内での記憶課題を課すことで、場所情報処理と独立した記憶のメカニズムについてより詳細に検討してゆく予定である。またどのような光刺激のパターンが最も効果的にネットワーク活動を変化させうるのか、またその変化の詳細についてもさらに記録個体数を増やして細かく検討してゆく。
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通りに使用しており、875円の残額は誤差の範囲内である。
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