単一神経細胞から脳血流信号までを繋ぐ脳情報動態の全脳データベースとモデル構築

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Brain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing
• Project/Area Number: 18H05116
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松井 鉄平 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (10725948)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 脳活動イメージング / カルシウムイメージング / 機能的MRI / アストロサイト

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、カルシウム信号と脳血流の信号とを精確に分離して測定する新しい顕微鏡を開発した。更に、この手法を精神疾患モデルマウスに適用するため、ケタミンを用いた薬理モデルでの脳活動計測を開始した。その結果、ケタミンの影響下では膨大後部皮質において異常な振動的神経活動が観察されることが分かった。また、この振動的神経活動は脳血流には反映されていなかった。このような神経活動と脳血流の乖離は、膨大後部皮質以外の皮質領野で広く観察されたため、振動的神経活動以外にも、神経活動と脳血流を乖離させる要因が存在することが判明した。ケタミンは機能結合にも大きな変化を及ぼしたが、神経活動と脳血流の一見した乖離にも関わらず、ケタミン投与後にも神経活動から得られる機能結合と脳血流から得られる機能結合は対応していた。本技術は、これ以外にも、領域内共同研究を通して精神疾患モデルマウスに適用した。
他にも、神経細胞集団と脳血流を繋ぐ存在であると考えられているアストロサイトについても解析を行い、アストロサイトの活動が近傍の神経活動に抑制的な影響を及ぼすことを発見した。この研究には、研究領域内での連携を通じて赤色のカルシウム感受性蛍光タンパクR-CAMP2を導入し、使用した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Development and Application of Multi-Scale Ca2+ Imaging in the Primate Visual Cortical Network (2020)
  • Author(s): Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
  • Organizer: The 8th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the marmoset visual cortex (2020)
  • Author(s): Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
  • Organizer: 日本生理学会大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the primate visual cortex (2019)
  • Author(s): Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
  • Organizer: 神経ダイナミクスミニワークショップ
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 新しい神経活動イメージング法の開発による脳のマルチモーダル・マルチスケール動作原理の解明 (2019)
  • Author(s): Matsui T
  • Organizer: 高知工科大学招待講演
  • Invited
• [Presentation] Structured spontaneous activity in the marmoset visual cortex studied with in vivo calcium imaging (2019)
  • Author(s): Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
  • Organizer: 日本神経科学大会
  • Int'l Joint Research
• [Book] 脳の半分を占める グリア細胞 (2019)
  • Author(s): 松井鉄平、大木研一
  • Total Pages: 230
  • Publisher: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-0382-4