Visualization of cortical module formation by longitudinal in vivo neuron tracking

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15199
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: Nakagawa Naoki 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (30835426)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 大脳皮質 / 神経回路形成 / in vivoイメージング / バレル皮質 / 単一細胞動態追跡

Outline of Final Research Achievements

Layer 4 neurons in the mammalian sensory neocortex form functional modules, which enable high-resolution sensory information processing. To understand the cellular dynamics underlying the module formation during postnatal development, we aimed to establish an in vivo imaging system for tracking single neuron behaviors, using the barrel module in the mouse somatosensory cortex as a model. We have developed a long-term in vivo imaging system to track the movement of single layer 4 neurons during module formation in the neonatal mouse brain, as well as an image analysis pipeline to distinguish the migration of individual neurons from developmental cortical expansion.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大脳皮質感覚野における機能的モジュールは、感覚情報の混線を防ぎ、高解像度な情報識別を可能にする。したがって、モジュールの構築機序を解明することにより、新生児期の神経活動依存的な脳機能発達、およびその破綻が引き起こす感覚失調の、神経回路レベルでの理解進展が望める。本研究で開発した神経細胞動態追跡のための生体イメージング技術およびデータ解析法は、生後発達期の大脳皮質内で個々の神経細胞が個別のモジュールに適切に組み込まれていく仕組みの解明に貢献することが期待される。