2017 Fiscal Year Annual Research Report
海馬から海馬外への情報出力経路の行動適応
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
17H05575
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
北西 卓磨 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (90722116)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大規模細胞外計測 / 光遺伝学 / 網羅的投射パターン同定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海馬体は記憶・空間・時間・情動などさまざまな情報を処理する脳領域だが、こうした情報が、いくつもの下流の脳領域にどのように分配・伝達されるかは分かっていない。本研究は、生体脳において投射先を同定した神経活動計測をおこなうことで、上記の点を明らかにすることを目標としている。
本年度は、大規模計測と光遺伝学を組み合わせることで、行動中のラットの海馬体において、投射先を同定した神経細胞の活動を計測する実験系を構築した。具体的には、脳への多点電極の埋め込みをおこなう手術設備 (脳定位固定装置、手術用実体顕微鏡、気化麻酔装置)、多点同時記録システム (最大512チャネルの多点記録電気生理装置、動物の行動を記録するビデオシステム、データ取込および解析用ワークステーション、シリコンプローブ電極、3Dプリンタで作成した電極保持ドライブ、各種の行動課題装置)、および光遺伝学システム (チャネルロドプシン発現ウイルス、ウイルス注入装置、レーザードライバー、脳に挿入する光ファイバ・レーザーアセンブリ) を構築した。
これらの機器を用いて、海馬体にチャネルロドプシンを発現するウイルスベクターを注入し、また、同じ領域に最大256点からなる多点電極を留置し、さらに、海馬体の複数の出力先領域にはそれぞれ光ファイバを挿入した。これにより、動物が記憶課題・空間課題をおこなうさいに、100個程度の海馬体の神経細胞の活動を一斉に計測することができた。加えて、各投射先領域への光照射により逆行性の活動電位を生じることを指標として、活動を計測している神経細胞の投射先領域を同定できるようになった。これらの成果により、動物が各種課題をおこなう最中に、個々の海馬体ニューロンがどのような時間パターンで活動し、さらにこの活動パターンがどの脳領域へと伝搬するかという脳領域間の情報伝達をつぶさに捉えることが可能となった。
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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
当初の計画通り、投射先を同定して神経活動の測定をおこなう実験系を構築することができた。これにより、課題遂行中の海馬体の神経活動を大規模に計測しつつ、これらの神経活動がほかのどの脳領域へと伝搬していくかを網羅的に調べることが可能になった。以上の理由から、おおむね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度にセットアップした実験系をもちいて、海馬体の神経細胞がしめす多様な活動パターンが下流の脳領域へとどのように分配されているかを明らかにしていく。まず、各種課題を遂行する動物の活動データを数百個～千個程度の神経細胞について収集し、個々の神経細胞が発する空間情報・記憶情報などを明らかにする。さらに、これらの神経細胞の投射先領域を同定し、海馬から海馬外への情報の分配の様態を明らかにする。
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