2021 Fiscal Year Research-status Report
Establishing the pipeline for 3D reconstruction of neurophysiological and anatomical maps of the nonhuman primate brain
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19KK0192
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊佐 正 京都大学, 医学研究科, 教授 (20212805)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 知久 京都大学, 医学研究科, 准教授 (30321607)
山口 玲欧奈 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (50812640)
尾上 浩隆 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (80214196)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 機能的MRI / 全脳神経回路 / 三次元再構築 / マーモセット / マカクザル / 機能的結合 / 解剖学的結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、生体脳でのMRIを用いた生理学的結合関係の解析とトレーサー染色による解剖学的結合の３次元構築をt同一個体で重ね合わせて、相互の関係を解析するパイプラインを、最初はマーモセット、そして次にマカクザルで構築することを目的としている。令和３年度の研究の進捗としては、前年までに研究でマカクザルを対象とする高解像度のBOLD MRI画像取得のために、共同研究者のKU LeuvenのVanduffel研究室で構築されてきた頭蓋骨周囲に直接埋め込むimplantable coilをさらに改良し、異なる個体で共用できるような頭部近接装着型のコイルを作成し、京都大学の3T MRI機を用いて、高い空間解像度でのBOLD画像の取得に成功したコイルについて、京都大学の7T MRI機で使用した。構造画像については問題なく取得できたがBOLD画像についてはよりチューンアップが必要であることが判明した。
一方、組織標本の3-D再構築パイプラインの樹立については、脳幹における空間的注意の制御中枢である中脳上丘に逆行性の蛍光色素を注入した２頭のマーモセット個体について、蛍光標識された大脳皮質皮質ー上丘経路の再構築を行うことについて、Cold Spring Harbor研究所のMitra博士の研究室と共同して、自動的に逆行性標識細胞を同定し、領域ごとにその数を算出し、さらに全脳的に３次元再構築するシステムをほぼ確立することができた。その過程で、マウスとマーモセットの間で皮質－上丘投射系の構造に顕著な違いが観察されており、空間的注意を制御する皮質ー皮質下回路の進化について興味深い洞察が得られつつある。
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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
現在、コロナウィルス感染拡大のため、国を超えた往来が不可能になっているが、隔週で米国Cold Spring Harbor研究所のグループと京都大学のグループでZOOM会議を行っており、進捗を確認しており、最近マーモセット脳の全脳回路レベルでの標識ニューロンの再構築法について大きな進展が見られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後マーモセット及びマウスについて皮質－上丘投射系の種間比較を行った論文を作成、投稿する予定である。さらに上丘の異なる空間位置を符号化する部位に投射する皮質ニューロンの分布も明らかにし、空間的注意を制御する皮質ー皮質下ネットワークの全容を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染拡大に伴い、本プロジェクトの共同研究者である米国コールドスプリングハーバー研究所のMitra博士及びベルギーのルーバンカトリック大学のVanduffel教授の研究室と研究室ぐるみで交流する予定であるが、その部分を進めることができていない。今後国の間の往来が再開されたところで、対面による実質的な打ち合わせや教頭研究を展開させたい。
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