2013 Fiscal Year Annual Research Report
生体内で単一シナプス活動を可視化する技術の開発と最適化
Publicly Offered Research
| Project Area | Mutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity |
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| Project/Area Number |
25113705
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
喜多村 和郎 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60423159)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 生理学 / ２光子イメージング / シナプス |
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| Research Abstract |
脳内の広範囲を３次元的に高速で走査することのできる顕微鏡システムを構築する。本研究では音響光学偏向素子（AOD）と電気変調レンズ（ETL）を用いて、XY平面の走査をAODで、Z方向の走査をETLで行う。これにより、200 X 200 X 50 umの範囲を300 X 300 X 50ピクセルの解像度、>数 Hzのサンプリングレートでイメージングすることを目標とする。次に、開発した顕微鏡でシナプス活動を可視化するための方法を開発する。本年度は、新しいスキャナを搭載するための顕微鏡システムについて設計を行い、顕微鏡システムの骨格について構築を行った。また、AODを用いた高速走査の前段階として、共振スキャナを用いた高速走査による実験条件の検討を行った。高速走査では１ピクセルあたりの走査時間が、通常走査に比べて極めて短いため、シグナル不足から深部イメージングに困難が予想されたが、大脳皮質においては蛍光タンパク質を発現するニューロンについて、脳深部約800um程度まで観察できることが確認された。従って、現在構築中のAODによる走査によって脳深部から十分なシグナルが得られることが予想される。また、シナプス活動を可視化するために、高感度カルシウムプローブタンパク質を大脳皮質ニューロンに導入する実験系の確立を行った。高感度カルシウムプローブタンパク質をコードするウイルスベクターを大脳皮質に注入することで、少数のニューロンにプローブを発現させ、自発シナプス入力および感覚シナプス入力を再現よく観察できることを確認した。
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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
交付申請書に記載した本年度の研究実施計画について、その目標をほぼ達成しており順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
AODを用いた高速２光子顕微鏡を完成させる。それ以外に本研究に必要な技術開発（シナプス入力可視化法、ウイルスベクターによるカルシウムセンサーの導入）はすでに完了しており、今後、構築した高速２光子顕微鏡を用いた実験に活用していく。
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[Journal Article] Spike timing-dependent selective strengthening of single climbing fibre inputs to Purkinje cells during cerebellar development.2013
Author(s)
Kawamura, Y., Nakayama, H., Hashimoto, K., Sakimura, K., Kitamura, K. & Kano, M.
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 4
Pages: 2732
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Disruption of cerebellar microzonal organization in GluD2 (GluRδ2) knockout mouse.2013
Author(s)
Hashizume, M., Miyazaki, T., Sakimura, K., Watanabe, M., Kitamura, K. & Kano, M.
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Journal Title
Front. Neural Circuits
Volume: 7
Pages: 130
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Functional labeling of neuronal ensemble and axonal projections in vivo using a synthetic activity-dependent promoter E-SARE.2013
Author(s)
Kawashima, T., Kitamura, K., Suzuki, K., Nonaka, M., Kamijo, S., Takemoto-Kimura, S., Kano, M., Okuno, H., Ohki, K. & Bito, H.
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Journal Title
Nat. Methods
Volume: 10
Pages: 889-95
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Nonlinear decoding and asymmetric representation of neuronal input information by CaMKIIα and calcineurin.2013
Author(s)
Fujii, H., Inoue, M., Okuno, H., Sano, Y., Takemoto-Kimura, S., Kitamura, K., Kano, M. & Bito, H.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 3
Pages: 978-87
DOI
Peer Reviewed
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[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.
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Journal Title
J. Physiol.
Volume: 591
Pages: 3151-8
DOI
Peer Reviewed
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