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測光電極を用いた中枢神経回路機能の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K01961
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 脳計測科学
研究機関京都大学

研究代表者

大森 治紀  京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (30126015)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード測光電極 / GCaMP / OGB-1 / 海馬 / 聴覚 / 嗅覚 / 嗅上皮 / 逐次分光計測法 / 細胞内Ca応答 / 電場電位 / cAMP / 神経疾患 / 自発神経活動 / 聴覚神経回路 / 聴覚皮質 / OGB1 / トリ聴覚神経回路 / 下丘 / 大脳皮質 / 細胞内Ca応答 / 局所電流 / 蛍光測光 / パッチ電極 / 個体脳神経回路
研究成果の概要

本研究は動物個体脳にCa感受性蛍光蛋白(GCaMP6)を発現させる、あるいはCa感受性色素(OGB-1-AM)を注入することで、感覚刺激に応ずる神経電気活動とCa濃度変化を蛍光信号として測光電極で同時に記録し、脳の感覚情報の統合機構の解明に至る実験手法を確立することを目指す。マウス海馬およびトリ終脳聴皮質領域(Field L)で局所の電気信号とCa信号を同時に記録し解析した。さらにトリでは上行する聴覚神経回路をmCherry標識することで、皮質のField Lを明示した。なお、嗅上皮細胞にも研究対象を広げることで測光電極法を広く一般の研究者が使用できるようにする事も試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は測光電極法を応用する事で、神経活動に伴う電気信号と細胞内Ca蛍光信号を同時に同一の脳部位で記録きる事を示した。さらに測光電極に備わる逐次スペクトル計測機能を応用する事で燐光スペクトルによる光エネルギー遷移を記録し分子間相互作用解析にも応用した。従って本研究では電気信号と細胞内情報の関連を明らかにした学術的な意義がある。社会的にもニワトリ聴覚系、マウス海馬、マウス嗅上皮など多様な実験系に応用できる事を示し、測光電極法を神経科学領域の研究者に周知できた意義もある。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Olfactory marker protein directly buffers cAMP to avoid depolarization-induced silencing of olfactory receptor neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Nakashima Noriyuki, Nakashima Kie, Taura Akiko, Takaku-Nakashima Akiko, Ohmori Harunori & Takano Makoto
    • 雑誌名

      NATURE COMMUNICATIONS

      巻: in press

    • NAID

      120006872732

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 聴覚神経回路解析の新戦略-新規に発見した順行性経シナプストレーサーと電気記録を 併用した機能的神経回路網の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤哲史, 大森治紀
    • 学会等名
      第124回 日本解剖学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 嗅覚神経細胞におけるcAMP動態を調節するタンパク質の役割2018

    • 著者名/発表者名
      中島則行 中島輝恵 田浦晶子 高久晶子 大森治紀 鷹野誠
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Buffering cAMP in olfactory receptor neurons2018

    • 著者名/発表者名
      Nakashima N, Nakashima K, Taura A, Takaku A, Ohmori H, Takano M
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アルツハイマーモデルマウス海馬領域からの局所電位とカルシウム蛍光信号のin vivo同時記録2018

    • 著者名/発表者名
      小野宗範 大森治紀 許峰 加藤伸郎
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トリ個体の上向性聴覚路-皮質・下丘・蝸牛神経核-における神経活動と関連したカルシウム動態の計測2016

    • 著者名/発表者名
      平井康治、大森治紀
    • 学会等名
      第39回 神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] Chapter 6, Photometric Patch Electrode to Simultaneously Measure Neural Electrical Activity and Optical Signal in the Brain Tissue2020

    • 著者名/発表者名
      Ohmori Harunori (ed. Nicholas JD Wright)
    • 総ページ数
      352
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9781493999446
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Auditory Information Processing2019

    • 著者名/発表者名
      Ohmori Harunori
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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