2012 Fiscal Year Annual Research Report
グリア細胞操作を起点とする神経活動変化と伝播様式解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Brain Environment |
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| Project/Area Number |
24111551
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田中 謙二 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (30329700)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 解剖学 / グリア / オプトジェネティクス / fMRI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリア細胞操作を起点とする神経活動変化を調べるために、オプトジェネティクスを用いてグリア細胞だけを操作する実験系を用いた。具体的には、アストロサイト特異的にチャネルロドプシンを発現するマウスを遺伝子改変マウスの交配によって作成し、得られたマウスの大脳皮質に光を照射し、その時の神経活動変化を電気生理学的に解析した。光照射直後から、大脳皮質におけるシナプス電流の増加を反映する所見が、照射部位近傍から得られた。
神経細胞の応答の後に、大脳皮質全体へ活動が伝播することが知られていたが、脳のどこまで伝播するかc-fos mRNAのin situ hybridizationで明らかにした。c-fos mRNAは、照射側の大脳皮質に広範囲に発現した。対側の大脳皮質においてはc-fos mRNAの誘導は起こらなかった。
脳を構成する細胞の活性化、それに引き続く伝播をリアルタイムで可視化するために、オプトジェネティクスによる特定細胞集団の活性化と、fMRIによる活動伝播を組み合わせた実験系を構築した。この予備実験では海馬CA1神経細胞のオプトジェネティクスによる強制発火を用いた。麻酔下でMRI装置にマウスを入れ、後頭から刺入した光ファイバーを通じて背側海馬を照射した。麻酔下という条件があるものの、背側海馬からBOLD信号を取得することに成功した。アストロサイトの光刺激によってBOLD信号がどのように変化するか調べる実験系が整った。
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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
マウスfunctional MRIという難易度の高い実験を高い精度で構築することが出来た。海馬神経細胞を選択的に操作した場合のBOLD信号が光のon , offに応じて変化する様子を捉えることが出来た。
カルシウム濃度を操作できるマウスの作出については、ようやくtTAマウスと交配できる段階に来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、グリア神経相互作用をオプトジェネティクスによって明確に切り分け、神経活動の変化を組織学的、電気生理学的、脳機能画像的に解析する。
カルシウム濃度を操作できるマウスの条件検討を進める。
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