Calcium imaging and optogenetic manipulation of cortical network activity underlying adaptive behavior of common marmosets

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03546
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ebina Teppei 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (30611206)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: コモンマーモセット / カルシウムイメージング / 大脳皮質運動野 / 学習

Outline of Final Research Achievements

We conducted wide-field one-photon and high-resolution two-photon calcium imaging in premotor (PMdc) and primary motor (M1) cortices of common marmosets while they learned a two-target reaching (pull/push) task. Throughout learning, PMdc switched its preferred movement direction, whereas M1 neurons stably retained it. This result suggests that the motor representation changes in PMdc would be required for the learning of a sensorimotor association learning.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マーモセットは日本が世界に先駆けて遺伝子改変動物の作成に成功している霊長類で、様々な精神神経疾患のモデル動物が開発されている。脳の機能はその機能に関連する脳領域が協調的に活動する事によって実現される。そのため神経活動の乱れ、あるいは欠落は脳機能の低下を招き、時には精神神経疾患の原因にもなる。本研究では健常脳や病態脳機能の基盤となる脳領域間ネットワークの動態を可視化し解析するための方法論を提供する。したがって本研究が遂行される事でマーモセットを利用した方法論が確立されれば、精神神経疾患における脳機能破綻のメカニズム解明に向けた新しい霊長類研究の流れを生み出す事ができると考えている。