Multicellular Information Representation in the Animal Brains
| Project Area | Multicellular neurobiocomputing |
|---|
| Project/Area Number |
21H05166
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
|
|---|
| Research Institution | Doshisha University |
|---|
Principal Investigator |
正水 芳人 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (90608530)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥30,940,000 (Direct Cost: ¥23,800,000、Indirect Cost: ¥7,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
|
|---|
| Keywords | 多細胞バイオ計算 / 損傷耐性 / 自己組織性 / カルシウムイメージング / 脳梗塞 / in vivoカルシウムイメージング |
|---|
| Outline of Research at the Start |
脳をバイオコンピューティングシステムとして扱った場合の特徴は，その損傷耐性と自己組織性にある．本計画班では，モデル動物(げっ歯類)を対象とし，大脳皮質・運動野損傷モデルの実験系を用いる．具体的には，損傷前後と運動機能回復過程における運動課題実行時，大脳皮質での多細胞の神経活動変化を，in vivo カルシウムイメージングを用いて計測する．シナプスレベルでの計測では，A03松井班の協力も得る．A01香取班との連携で汎用的な再帰的ニューラルネットワークモデルとして記述するための各種パラメータを推定し，A02山本班らが作製した人工神経回路の自発活動や刺激応答と定量比較する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
脳をバイオコンピューティングシステムとして扱った場合の特徴は、その損傷耐性と自己組織性にある。本研究ではモデル動物(げっ歯類のマウス)を対象とし、大脳皮質・運動野損傷モデルを実験に用いた。具体的には、損傷前後における運動課題実行時、大脳皮質での神経活動変化を、in vivo カルシウムイメージングを用いて計測した。神経細胞が興奮する際には、細胞内のカルシウムイオン濃度が上昇するため、蛍光カルシウムセンサーを神経細胞に遺伝子発現させることによって、神経活動の可視化ができる。In vivoカルシウムイメージングの特徴は、単一細胞レベルで多細胞の神経活動の計測、長期間・同一神経細胞の細胞体での神経活動の計測、樹状突起および軸索での神経活動の計測が可能な点である。運動野損傷モデルの作製にはローズベンガル色素を用い（ローズベンガル色素に緑色の光が照射されると血中の溶存酸素から活性酸素が発生し、血管内皮細胞に障害が生じ、血小板が凝集する。このことにより、血栓が形成され、脳梗塞を作製することが可能となる。）、大脳皮質・一次運動野梗塞前後にin vivoカルシウムイメージングをおこない、脳活動のデータを取得した。また損傷部位へ神経細胞塊を移植し、移植した神経細胞塊と脳との間で双方向に軸索伸長があるかどうかをin vivoイメージングで明らかにした。さらに移植した神経細胞塊と脳との間で機能的な結合があることを、光遺伝学の技術とin vivoカルシウムイメージングの技術を組み合わせることによって明らかにした。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
