アストロサイトによる神経同期活動の制御とその機能の解明

• 研究領域: グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
• 研究課題/領域番号: 25117004
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学 (2016-2017); 九州大学 (2013-2015)
• 研究代表者: 大木 研一 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50332622)
• 連携研究者: 根東 覚 東京大学, 大学院医学系研究科, 講師 (20301757)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 79,950千円 (直接経費: 61,500千円、間接経費: 18,450千円); 2017年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2015年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2014年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2013年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: astrocyte / neuron / interaction / activity / calcium / アストロサイト / カルシウム / ２光子イメージング / 同期活動 / 大脳皮質 / 視覚野 / 神経細胞 / 2光子イメージング / DREADD / 方位選択性

研究成果の概要

アストロサイトが発達期と成熟期で、神経細胞の活動にどのような影響を及ぼすのかを調べた。発達期には、アストロサイトの活動が神経細胞の同期活動を制御していることが示唆された。アストロサイトの活動が消失したマウスでは、視覚野の神経細胞の機能的成熟が阻害されることが示された。成熟期では、アストロサイトの活動は神経細胞の同期活動に抑制的な効果があることが示唆された。また、神経細胞の同期活動がアストロサイトの活動を惹起すること、さらに神経細胞の活動パターンとよく一致した血流変化をもたらすことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Neuronal Origin of the Temporal Dynamics of Spontaneous BOLD Activity Correlation. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, T. Murakami, K. Ohki
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: in press 号: 4 ページ: 4500-5000
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Segregation and Development of Mouse Higher Visual Areas (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami, T. Matsui, K. Ohki
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 39 ページ: 9424-9437
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0731-17.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Color Representation Is Retinotopically Biased but Locally Intermingled in Mouse V1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Aihara S, Yoshida T, Hashimoto T, Ohki K.
  • 雑誌名: Front Neural Circuits. 巻: 11 ページ: 22-22
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transient neuronal coactivations embedded in globally propagating waves underlie resting-state functional connectivity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 113 号: 23 ページ: 6556-61
  • DOI: 10.1073/pnas.1521299113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mixed functional microarchitectures for orientation selectivity in the mouse primary visual cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Yoshida T, Ohki K.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 13210-13210
  • DOI: 10.1038/ncomms13210
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laminar differences in the orientation selectivity of geniculate afferents in mouse primary visual cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K.
  • 雑誌名: Nat Neurosci. 巻: 19 号: 2 ページ: 316-9
  • DOI: 10.1038/nn.4215
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transient neuronal co-activations embedded in globally propagating waves underlie resting-state functional connectivity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide-field Ca(2+) imaging reveals visually evoked activity in the retrosplenial area (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上知成, 吉田盛史, 松井鉄平, 大木研一
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Neuroscience 巻: 8 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnmol.2015.00020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neuronal activity is not required for the initial formation and maturation of visual selectivity (2015)
  • 著者名/発表者名: 萩原 賢太, 村上知成, 吉田盛史, 田川義晃, 大木研一
  • 雑誌名: Ｎａｔｕｒｅ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 18 号: 12 ページ: 1780-1788
  • DOI: 10.1038/nn.4155
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In vivo two-photon calcium imaging in the visual system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohki K, Reid RC.
  • 雑誌名: Cold Spring Harb Protoc. 巻: 4 号: 4 ページ: 402-16
  • DOI: 10.1101/pdb.prot081455
  • 査読あり
• [学会発表] 神経活動と血流の大規模計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: Neurovascular Unit研究会2018
• [学会発表] Functional micro architecture of direction selectivity in the cat area 17. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Nishiyama M, Murakami T, Ohki K.
  • 学会等名: 第17回 東京大学生命科学シンポジウム
• [学会発表] Functional microarchitecture of direction selectivity in the cat area 17. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Nishiyama M, Murakami T, Ohki K.
  • 学会等名: 第40回神経科学大会
• [学会発表] Multiscale Calcium Imaging in Visual Cortex of Marmoset Monkeys. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Uemura M, Matsui T, Murakami T, Ohki K
  • 学会等名: 第40回神経科学大会
• [学会発表] Brain-wide mapping of stimulus induced variability quenching reveals modularity of cortical networks. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • 学会等名: Computational and Cognitive Neuroscience.
• [学会発表] マウス一次視覚野の方位選択性に関する神経回路の機能構築. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K.
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「大脳皮質回路の機能原理を探る」
• [学会発表] Large-scale recording of neuronal activity in visual cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: UT-NTU Joint Conference
• [学会発表] Spine density and cortical computation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: The 48th NIPS International Symposium “Neural circuitry and plasticity underlying brain function”
• [学会発表] Laminar differences in the orientation-selectivity of LGN inputs to mouse V1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K.
  • 学会等名: NIG Symposium 'Circuit Construction in the mammalian brain'
• [学会発表] Multi-scale, multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Hashimoto T, Uemura M, Murakami T, Kikuta K, Kato T, Ohki K.
  • 学会等名: 第７回マーモセット研究会大会
• [学会発表] Large-scale recording of neuronal activity and hemodynamics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: 第40回神経科学大会
• [学会発表] Alteration of transient neuronal coactivation pattern explains dynamic and static change of resting-state functional connectivity. (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井 鉄平、村上知成、大木研一
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Visual Motion Processing in Mouse Higher Visual Areas (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本昂之、吉田盛史、大木研一
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Gap Junctions in Early Postnatal Excitatory Neurons Regulate Spine Density and Maturation of Response Reliability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hayashi, Kenichi Ohki
  • 学会等名: Annual meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
  • 国際学会
• [学会発表] Visual image reconstruction from neuronal activities in the mouse (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Ohki K
  • 学会等名: 45th annual meeting of Society for Nauroscience
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Neuronal activity reorganizes orientation selectivity derived from innate circuits in visual cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohki K
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: kobe
  • 年月日: 2015-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] Functional diversification in clonal cells after eye-opening in mouse visual cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuki G, Lois C, Ohki K.
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Interaction between stimulus-evoked and ongoing neocortical activity investigated with wide-field calcium imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsui T, Murakami T, Ohki K.
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Top-down developmental progression of functional cortical network revealed by wide-field Ca2+ imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Matsui T, Ohki K.
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Gabor filter-based image reconstruction from the population activity in mouse primary visual cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Ohki K
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Cell-type specific response to vibro-tactile stimuli in mouse S1 hind limb area. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi A, Yoshida T, Ohki K.
  • 学会等名: 第38回神経科学大会
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Interplay between innate circuits and neuronal activity in the formation of orientation selectivity in visual cortex、 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohki K
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo calcium imaging of thalamocortical axons in mouse primary visual cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K.
  • 学会等名: 第９２回生理学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] Decoding of visualimages from the population activity in mouse primary visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Ohki K
  • 学会等名: Vision, Memory, Thought
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Neuronal basis of resting state functional connectivity investigated with simultaneous wide field imaging of intrinsic and calcium signal (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, T.Murakami, K. Ohki
  • 学会等名: Vision, Memory, Thought
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Activity is required not for initial formation but for later reorganization of neuronal functions in visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Hagihara K, Murakami T, Yoshida T, Tagawa Y, Ohki K
  • 学会等名: Vision, Memory, Thought
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Activity is required not for initial formation but for later reorganization of neuronal functions in visual cortex、 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hagihara K, Murakami T, Yoshida T, Tagawa Y, Ohki K、
  • 学会等名: 遺伝研シンポジウム「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 2014-12-01
• [学会発表] Response selectivity of thalamocortical projections in mouse primary visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: ワシントンDC
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, T.Murakami, K. Ohki
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: ワシントンDC
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] マクロとミクロをつなぐマルチモーダル機能マッピング技術の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大木研一
  • 学会等名: 第３回 蛍光イメージング・ミニシンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, T.Murakami, K. Ohki
  • 学会等名: Homeodynamics in Clocks, Sleep and Metabolism
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Reconstruction of stimulus images from the population activity in mouse primary visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Ohki K
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] Interplay between innate circuits and neuronal activity in the formation of orientation selectivity in visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohki K、
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Neuronal basis of resting-state functional connectivity investigated with simultaneous widefield imaging of intrinsic and calcium signals (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, T.Murakami, K. Ohki
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Response selectivity of thalamocortical axons in mouse primary visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Ohki K
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Activity is required not for initial formation but for later reorganization of neuronal functions in visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Hagihara K, Tagawa Y, Yoshida T, Murakami T, Ohki K
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: ミラノ
  • 年月日: 2014-07-06
• [学会発表] 大脳皮質の神経細胞の活動の網羅的な記録に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 大木研一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2014-05-13
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳皮質の神経細胞の活動の網羅的な記録に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 大木研一
  • 学会等名: 自然科学研究機構 新分野創成センターシンポジウム「大規模脳神経回路機能マップのその先」
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] マウス一次視覚野の３次元機能構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 根東覚、大木研一
  • 学会等名: 日本解剖学会総会
  • 発表場所: 下野（自治医科大学）
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳皮質視覚野における非活動依存的機能形成と活動依存的機能再編成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 萩原賢太 田川義晃 吉田盛史 村上知成 大木研一
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] 大脳皮質視覚野の機能的神経回路の構築原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大木研一
  • 学会等名: CREST / さきがけ 合同シンポジウム「感覚情報の脳内表現」
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Brain development and neural plasticity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: 欧米の若手研究者を招いての九州大学における精神神経免疫グリア研究発展のための合同セミナー
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] Development of visual functions: nature vs nurture. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohki K.
  • 学会等名: The 3rd International Symposium by JSPS Core-to-Core Program “Cooperative International Framework in TGF-β Family Signaling"
  • 発表場所: 松山
  • 招待講演
• [学会発表] Neural activity in P10-15 is critical for callosal axon projections in the mouse cerebral cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 手束勇太 萩原賢太 平野丈夫 大木研一 田川義晃
  • 学会等名: NIGシンポジウム「哺乳類脳の機能的神経回路の構築」
  • 発表場所: 三島（遺伝研）
• [学会発表] Silencing activity of individual neurons throughout development does not prevent maturation of orientation and direction selectivity in mouse visual cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hagihara KM, Tagawa Y, Yoshida T, Murakami T, Ohki K.
  • 学会等名: Annual meeting of Society for Neuroscience 2013
  • 発表場所: アメリカ サン・ディエゴ
• [学会発表] Functional Organization of Clonally Related Neurons in Mouse Visual Cortex during Development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuki G, Lois C, Ohki K.
  • 学会等名: Annual meeting of Society for Neuroscience 2013
  • 発表場所: アメリカ サン・ディエゴ
• [備考] 脳の神経活動の空間パターンは脳血流のパターンに写し取られる
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=862&c=10&s=20&k=
• [備考] 大脳視覚野の神経細胞が機能を獲得するメカニズムを解明 （分子生理学分野 大木研一教授）
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=816&c=10
• [備考] 物体の輪郭を認識する視覚のメカニズムの一端を解明 （分子生理学分野 大木研一教授）
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=829&c=10