２光子イメージングを用いた脳内生成情報と外世界情報の統合による行動発現機構の解析

• 研究課題/領域番号: 14J05343
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 寺田 晋一郎 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 神経科学 / 2光子励起顕微鏡 / 脳・神経

研究実績の概要

領野間に渡る情報処理の理解は、脳という全体が１つのシステムとして機能している対象の理解には必須である。その為に、本研究では2光子カルシウムイメージングによる多領野間の情報処理機構の解明手法の開発と行動課題の開発をそれぞれ行う。
前年度は、対物レンズ下空間に挿入する、小型回転光学素子を開発し、０ｍｍから６ｍｍの任意距離離れた２カ所で同時に２光子カルシウムイメージングを可能とする方法論を新規に開発するとともに、内発性外発性レバー引き運動課題実行時のマウス運動野からの２光子カルシウムイメージングを実施し、課題関連細胞を同定した。
本年度は、小型回転光学素子にさらにピエゾ対物レンズマウントを組み合わせることで、２視野２層の計４視野イメージングへとさらに発展させた。また、これら系を組み合わせた実験を実施し、取得された神経活動の解析を進めることで、前肢関連運動野吻側部（ＲＦＡ）が前肢関連運動野背側部（ＣＦＡ）と比較し、内発性、外発性運動をより高精度にデコーディング可能なことを明らかとした。また、ＲＦＡ及びＣＦＡは機能的なネットワークを構成し、さらにそのネットワークの結合強度は個体状態依存的に変化することを明らかとした。これら結果は、課題状況依存的な脳領野間の動的なネットワークの再構成を示している。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Neuronal processing of noxious thermal stimuli mediated by dendritic Ca2+ influx in Drosophila somatosensory neurons (2016)
  • 著者名/発表者名: Shi-Ichiro Terada, Daisuke Matsubara, Koun Onodera, Masanori Matsuzaki, Tadashi Uemura, Tadao Usui
  • 雑誌名: eLife 巻: 5
  • DOI: 10.7554/elife.12959
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-term two-photon calcium imaging of neuronal populations with subcellular resolution in adult non-human primates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sadakane O., Masamizu Y., Watakabe A., Terada S., Ohtsuka M., Takaji M., Mizukami H., Ozawa K., Kawasaki H., Matsuzaki M., Yamamori T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 13 号: 9 ページ: 1989-1999
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.10.050
  • NAID: 120005829368
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct functional modules for discrete and rhythmic forelimb movements in the mouse motor cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hira R., Terada S., Kondo M., Matsuzaki M.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 35 号: 39 ページ: 13311-13322
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2731-15.2015
  • 査読あり
• [学会発表] 超視野２光子励起顕微鏡による運動野階層性情報処理機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺田晋一郎、松崎政紀
  • 学会等名: 定量生物学の会 第８回年会
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（岡崎市）
  • 年月日: 2017-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] 「文脈依存的な行動シフトを実現する大脳皮質運動回路の研究」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺田晋一郎、松崎政紀
  • 学会等名: 第4回「適応回路シフト」領域会議
  • 発表場所: 一橋講堂（東京都）
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] Super-field Two-photon Microscopy for Simultaneous Imaging of Multiple Cortical Areas at Cellular Resolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Terada, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Masanori Matsuzaki
  • 学会等名: Society for Neuroscience 46th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴコンベンションセンター（米国）
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] 文脈依存的な行動シフトを実現する大脳皮質運動回路の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺田晋一郎、松崎政紀
  • 学会等名: 第２回「適応回路シフト」領域会議
  • 発表場所: 東京医科歯科大学 M＆Dタワー
  • 年月日: 2015-12-16
• [備考] 危機回避行動を感覚ニューロンが調節するしくみを解明
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2015/160224_1.html
• [備考] 霊長類の大脳皮質で多細胞活動を長期間・同時計測―詳細な脳機能マップ作製のための基盤技術を開発
  • URL: http://www.amed.go.jp/news/release_20151120-01.html
• [備考] マウス大脳運動野を光刺激することで多様な運動パターンの脳マップを得ることに成功
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/press/2015/10/01.html
• [産業財産権] MICROSCOPE OPTICAL MODULE, MICROSCOPE, CONTROL DEVICE FOR MICROSCOPE OPTICAL MODULE, AND MULTIPHOTON EXCITATION MICROSCOPE (2016)
  • 発明者名: 松崎政紀、寺田晋一郎
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-07-28
  • 外国
• [産業財産権] 顕微鏡用光学モジュール、顕微鏡、顕微鏡用光学モジュール制御装置及び多光子励起顕微鏡 (2015)
  • 発明者名: 松崎政紀、寺田晋一郎
  • 権利者名: 松崎政紀、寺田晋一郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-17