| 研究領域 | 脳神経マルチセルラバイオコンピューティング |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05166
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
正水 芳人 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (90608530)
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| 研究分担者 |
神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円)
2023年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2022年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2021年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 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 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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．
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| 研究実績の概要 |
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)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。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。本年度はローズベンガル色素を用いて脳梗塞モデルを作製し、自己修復可能な条件を検討した。具体的にはローズベンガル色素を腹腔内投与し、大脳皮質・運動野に緑色の光を照射した。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。本年度はレバー引き運動学習後に大脳皮質・運動野に脳梗塞を作製、その後、再度、レバー引き運動課題を実施し、運動機能が低下するか、自己修復によって運動機能が回復するかどうかを検討した。今後、in vivo カルシウムイメージングを用いて、自己修復過程の神経基盤解明を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ローズベンガル色素を用いて大脳皮質・運動野に梗塞を作製する系を確立し、自己修復可能な条件を検討することができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
In vivo カルシウムイメージングを用いて、自己修復過程の神経基盤解明を目指す。
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