2013 Fiscal Year Annual Research Report
触覚パターン時空間認知の神経回路機構の光遺伝学的研究
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25250001
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
八尾 寛 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (00144353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大原 慎也 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10570038)
住吉 晃 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (80612530)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 体性感覚 / 触覚 / バレル野 / 脳機能イメージング / fMRI / チャネルロドプシン / 光遺伝学 / オプトジェネティクス |
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| Research Abstract |
W-TChR2V4ラットのウィスカ毛根の光刺激により、触覚の時間・空間的なパターン(optogenetic tactile pattern, OTP)を作り出し、OTPが大脳皮質において、どのように情報処理されるかを研究する。平成25年度の研究では、この目的を達成するために、OTP装置を作製し、最適化した。すなわち、光源には、青色のpower LED (460-490 nm)を用い、コントロールとして赤色LED (620-645 nm)を用いた。PC上のプログラムで光源オン・オフパターンを作成し、16チャネルD/Aコンバーターを介して出力した（うち2チャンネルを同期トリガーに用いる）。14個それぞれのチャネルのアウトプットをブースター回路により電流増幅し、光源を駆動した。したがって，14個の光源が任意の独立した時系列パターンでオン・オフする。それぞれの光源からの光をプラスチックファイバー（φ, 0.75 mm）に導入した。W-TChR2V4ラットの片側のウィスカを剃り、それぞれのウィスカの付け根をファイバーに結合させた。また、これを用いたOpto-fMRI計測システムを最適化した。その結果、OTPに対応したBOLD信号の時空間パターンを得ることに成功した。また、皮質ニューロンマルチユニット計測および局所フィールド電位記録において、OTPに対応した皮質ニューロン活動の計測に成功した。具体的には、光刺激に同期したニューロンのバースト活動(LEB)に引き続き、10-20Hzの頻度で繰り返すバースト(PAB)が誘発された。LEB, PABは、OTPの時空間パターンに依存していた。これらの成果は、論文として報告した(Hojoh et al., 2014)。
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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
本研究課題の遂行において、基盤となる実験システムを開発し、最適化することに成功した。当初においては、Ca2+イメージングを組み合わせることを計画していたが、（1）Ca2+感受性蛍光タンパク質R-CAMP1コンストラクトを組込んだAAVベクターの作製、（2）2光子顕微鏡を用いたイメージング技術の最適化、にすでに取り掛かっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に引き続き、Ca2+イメージングを最適化する。電気生理学的計測、Ca2+イメージング、fMRIをOTPと組み合わせ、OTPの脳内表現を解明する。
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[Journal Article] Optogenetic stimulation of the auditory pathway.2014
Author(s)
Hernandez VH, Gehrt A, Reuter K, Jing Z, Jeschke M, Mendoza Schulz A, Hoch G, Bartels M, Vogt G, Garnham CW, Hiromu Yawo H, Fukazawa Y, Augustine GJ, Bamberg E, Kügler S, Salditt T, de Hoz L, Strenzke N, Moser T
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Journal Title
J Clin Invest
Volume: 124(3)
Pages: 1114-1129
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Optogenetically induced seizure and the longitudinal hippocampal network dynamics.2013
Author(s)
Osawa S, Iwasaki M, Hosaka R, Matsuzaka Y, Tomita H, Ishizuka T, Sugano E,Okumura E, Yawo H, Nakasato N, Tominaga T, Mushiake H
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Journal Title
PLoS One
Volume: 8(4)
Pages: e60928
DOI
Peer Reviewed
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[Book] Optogenetics2014
Author(s)
Oertner TG, Helmchen F, de Lecea L, Beck H, Konnerth A, Kaupp B, Knpfel T, Yawo H, Musser M
Total Pages
18(109-126)
Publisher
De Gruyter, Dahlem, Berlin
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