Development of a noninvasive technique to functionally block neural projections in non-human primates and understanding of a regulatory mechanism of the higher brain functions

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03548
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 肥後 剛康 京都大学, 医学研究科, 講師 (10396757)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 霊長類 / 高次脳機能

Outline of Annual Research Achievements

ヒトを含む霊長類の高次認知機能は、高度に発達した大脳皮質の神経回路によって制御されると考えられている。しかし、その検証技術が未開発なため、研究は国際的に停滞している。本研究では、現在申請者が開発に成功しているシルク素材のウイルスベクターフィルム遺伝子導入法をマカク属サル脳回路へ導入することで非侵襲な神経回路操作技術を完成させることを目的とする。次に、当該回路操作技術を課題訓練サルへ適用し、高感度の電気生理学と行動学実験解析を駆使することで、高次認知機能の制御メカニズムを回路レベルから明らかにする。本研究では、これら開発技術を申請者が独自に同定した「作業記憶」制御の責任部位である前頭前野腹外側部(vlPFC)にある前頭弁蓋部とその投射先9野、46野へ適用することで目的達成を果たす。システムと実験の具体的な説明であるが、vlPFCにはAAV2-retro-hSyn-Cre-V5-tag、9野へはAAV1-hSyn-LoxP-GFP-LoxP-Tet-On-3G-HAとAAV1-TRE3G-eTeNT-FLAG-2A-Silencerを導入し、Doxなし、ありでのeTeNT-FLAGの発現誘導を免疫組織化学により検証した。結果、Dox依存的eTeNT-FLAG誘導を確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、現在申請者が開発に成功しているシルク素材のウイルスベクターフィルム遺伝子導入法をマカク属サル脳回路へ導入することで非侵襲な神経回路操作技術を完成させることを目的とする。本研究では、まず、これら開発技術を申請者が独自に同定した「作業記憶」制御の責任部位である前頭前野腹外側部(vlPFC)にある前頭弁蓋部とその投射先9野、46野へ適用した。具体的には、vlPFCにはAAV2-retro-hSyn-Cre-V5-tag、9野へはAAV1-hSyn-LoxP-GFP-LoxP-Tet-On-3G-HAとAAV1-TRE3G-eTeNT-FLAG-2A-Silencerを導入し、Doxなし、ありでのeTeNT-FLAGの発現誘導を免疫組織化学により検証した。結果、Dox依存的eTeNT-FLAG誘導を確認し、第一の目的を達成した。

Strategy for Future Research Activity

今後は当該技術による回路操作効果を評価するため、認知機能を評価するための課題訓練をサルに施す。その後、当該技術による神経回路特異的遺伝子発現システムを訓練ザルへ導入し、行動や神経活動への影響を検証する。