2014 Fiscal Year Research-status Report
2光子イメージングと光操作による運動学習過程での大脳神経細胞の可塑性誘導機構解明
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26830020
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
正水 芳人 基礎生物学研究所, 光脳回路研究部門, 助教 (90608530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 2光子カルシウムイメージング / 運動学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳新皮質は、哺乳類のみに存在する大脳の表面を覆う領域で、多くの認知機能に関わる。６層構造からなる大脳新皮質は、各層の神経細胞が異なる入出力を持ち、記憶や学習が関与する認知課題を行う際には、様々な領域とネットワークを形成し、情報処理を行っている。運動技能は、繰り返し練習して身につけた動作で、運動学習が重要な役割を果たす。学習は段階的に進行し、初期は動きが未熟でぎこちないが、練習により行動の正確さや速度が増し、後期に運動は自動化される。これまでの研究では、in vivo 2光子カルシウムイメージングで、げっ歯類の運動野の浅層第2/3層および深層第5層の神経細胞の活動を解析し、運動学習によって、第2/3層よりも第5層の神経細胞の方が、運動課題実行時、発火頻度が上昇する（課題関連細胞になる）ことを明らかにした。本研究では、アデノ随伴ウイルスが順行性だけでなく逆行性にも感染する様式を利用した遺伝子導入法を用いて、運動野第5層の神経細胞の中で、反対側の線条体に投射している皮質-線条体投射神経細胞、もしくは脊髄に投射している皮質-脊髄投射神経細胞のみに蛍光カルシウムセンサーのGCaMPを発現させ、それらの神経細胞の活動を観察する系を立ち上げた。具体的には、左脳運動野に「アデノ随伴ウイルスセロタイプ9（AAV9）-human synapsin 1 プロモーター-LoxP-stop-LoxP-GCaMP」を注入し細胞体から順行性に感染させ、さらに、右脳線条体、もしくは脊髄に「AAV9-CMVプロモーター-Cre」を注入し、運動野から線条体、もしくは脊髄に投射している神経細胞の軸索末端から、逆行性に感染させた。
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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
平成26年度は、投射経路特異的に蛍光カルシウムセンサーのGCaMPを発現させる系を立ち上げた。従って、本研究は順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、運動野第5層の神経細胞の中で、反対側の線条体に投射している皮質-線条体投射神経細胞と、脊髄に投射している皮質-脊髄投射神経細胞で、運動学習過程で神経活動の発火パターンの変化に違いがあるのかどうかを明らかにする。
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