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2012 Fiscal Year Annual Research Report

小脳皮質小規模回路の作動原理とその生理的意義

Publicly Offered Research

Project AreaMesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
Project/Area Number 23115504
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

喜多村 和郎  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60423159)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Keywords神経科学 / 生理学 / 2光子イメージング / プルキンエ細胞 / 微小帯域 / 運動
Outline of Annual Research Achievements

微小帯域活動の可視化
aldolase Cの発現をマーカーとした遺伝子改変マウスを用いて、麻酔下のマウスで、プルキンエ細胞における登上線維応答と微小帯域の関係を単一ニューロンレベルで明らかにすることを目的とした実験を前年度に引き続き行った。まず、Multicell bolus loading(MCBL)法によりカルシウム色素を小脳皮質に導入し、プルキンエ細胞の自発活動を2光子イメージングにより観察した。その結果、プルキンエ細胞活動の同期性とaldolase C発現をマーカーとした微小帯域が高い相関を示し、その空間精度は1細胞レベルで精密に制御されていることが明らかとなった。微小帯域と機能の関係を明らかにするため、小脳皮質の様々な領域においてイメージングを行った。小脳半球第二脚には6つのaldolase C陽性帯域が存在するが、一部を除いて、aldolase C帯域の境界とプルキンエ細胞活動同期性の境界がよく一致していた。境界の不一致が認められた帯域は、麻酔下でははたらかない機能(例えば、運動)を担っていると考えられる。また、プルキンエ細胞の活動のみを抽出するため、プルキンエ細胞特異的に発現するレンチウイルスベクターにカルシウムセンサーGCaMPを組み込み、in vivoでマウス小脳にインジェクションして発現させた。これにより、自発性登上線維入力によると思われるカルシウム信号を捉えることに成功していたが、カルシウム指示薬を使用した場合と比較して、プルキンエ細胞の反応性が著しく低下するという問題があった。次世代の新規プローブを用い、発現系の改良を行ったところ、プルキンエ細胞集団の活動を再現性よく観察することが可能となった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Calcium- dependent regulation of climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development.2013

    • Author(s)
      Kano, M., Nakayama, H., Hashimoto, K., Kitamura, K., Sakimura, K. Watanabe, M.
    • Journal Title

      J. Physiol.

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatiotemporal Dynamics of Functional Clusters of Neurons in the Mouse Motor Cortex during a Voluntary Movement.2013

    • Author(s)
      Hira, R., Ohkubo, F., Ozawa, K., Isomura, Y., Kitamura, K., Kano, M., Kasai, H. Matsuzaki, M.
    • Journal Title

      J. Neurosci.

      Volume: 33 Pages: 1377- 1390

    • DOI

      10.1523/ JNEUROSCI.2550- 12.2013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dendritic calciumsignaling in cerebellar Purkinje cell.2013

    • Author(s)
      Kitamura, K. Kano, M.
    • Journal Title

      Neural Networks

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1016/ j.neunet.2012.08.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] GABAergic inhibition regulates developmental synapse elimination in the cerebellum.2012

    • Author(s)
      Nakayama, H., Miyazaki, T., Kitamura, K., Hashimoto, K., Yanagawa, Y., Obata, K., Sakimura, K., Watanabe, M. Kano, M.
    • Journal Title

      Neuron

      Volume: 74 Pages: 384- 396

    • DOI

      10.1016/ j.neuron.2012.02.032.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マウスバレル皮質における感覚シナプス入力の可視化2013

    • Author(s)
      喜多村和郎、狩野方伸
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-27 – 2013-03-29
  • [Presentation] マウス小脳における登上線維応答の同期性とAldolaseC発現パターンとの関連2013

    • Author(s)
      堤新一郎、多田真弓、崎村建司、喜多村和郎、狩野方伸
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-27 – 2013-03-29
  • [Presentation] Climbing fiber network refinement and desynchronization of Purkinje cell population activity during postnatal cerebellar development.2013

    • Author(s)
      Jean- Marc Good, Kazuo Kitamura, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-27 – 2013-03-29
  • [Presentation] Visualization of an active ensemble of cortical neurons in vivo using a novel activity- dependent promoter E- SARE2012

    • Author(s)
      T. KAWASHIMA, K. KITAMURA, K. OHKI, K. SUZUKI, M. NONAKA, S. KAMIJO, S. TAKEMOTO- KIMURA, M. KANO, H. OKUNO, H. BITO
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-10-13 – 2012-10-17
  • [Presentation] Postnatal climbing fiber synapse remodeling desynchronizes population activity of Purkinje cells in developing cerebellum2012

    • Author(s)
      Jean- Marc Good, Kazuo Kitamura, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] 新規活動依存的プロモーターE- SAREを用いた、大脳皮質における機能的回路の同定2012

    • Author(s)
      川島 尚之、喜多村 和郎、大木 研一、鈴木 敢三、 野中 美応、上條 諭志、竹本 さやか、狩野 方伸、 奥野 浩行、尾藤 晴彦
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] Heterogeneous organization of individual synaptic inputs in the mouse barrel cortex.2012

    • Author(s)
      Kazuo Kitamura, Yuji Ikegaya, Masanobu Kano
    • Organizer
      FENS Forum2012
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2012-07-14 – 2012-07-18
  • [Presentation] Spatial And Temporal Structure Of Cortical Microcircuit Activity For Generating Voluntary Movement2012

    • Author(s)
      Hira R., Ohkubo F., Ozawa K., Isomura Y., Kitamura K., Kano M., Kasai H. Matsuzaki M.
    • Organizer
      FENS Forum2012
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2012-07-14 – 2012-07-18
  • [Presentation] 生体内2光子イメージングによる単一ニューロン・単一シナプスの活動計測.2012

    • Author(s)
      喜多村和郎
    • Organizer
      第2回睡眠研究会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-07-05 – 2012-07-06
  • [Presentation] 大脳皮質における感覚シナプス入力の可視化.2012

    • Author(s)
      喜多村和郎
    • Organizer
      生理研研究会「シナプス可塑性の動作原理~分子から行動まで~」
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Year and Date
      2012-06-14 – 2012-06-15
  • [Book] 脳神経科学イラストレイテッド2013

    • Author(s)
      喜多村和郎
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      羊土社
  • [Book] Patch Clamp Techniques2012

    • Author(s)
      Kazuo Kitamura
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2018-02-02  

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