神経可塑性に伴う回路レベルでの機能変化の解析と薬理学的検討

• 研究課題/領域番号: 17689004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 池谷 裕二 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 准教授 (10302613)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円); 2007年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2006年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2005年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
• キーワード: イメージング / カルシウム / 神経回路 / 海馬 / カルシウム画像化 / シナプス可塑性

研究概要

ニポウ板の回転数を高めることで世界最高の超高速fMCIに成功した。現在の最高到達点は2000 Hzであるが、しかし、実用的には500Hzで撮影するのが無難であるように思われる。スパイク高速自動検出方法を確立した。これによってスパイク抽出過程における人為的なミスを大幅に減らすことができた。現在、学術論文としてまとめている。マウス急性スライス標本でカルシウム色素の負荷率の部位差を詳細に検討し、こちらも現在、学術論文としてまとめている。
以上で達成した超高速イメージングを用いて、海馬CA3野の自発活動の内部構造の解析を行った。安定した画像取得を得るため毎秒500フレームの画像取得に留めた。すなわち2 msの時間分解能で活動を捉えた。自発活動に潜む同期活動に着目し、同期ペア数を数えた。この数値を慎重に設定した2種のSurrogateデータと比較することで、同期活動は10 ms以下の高い時間精度をもっていることが明らかになった。ダイナミッククランプを用いることで、この時間精度は、ベキ分布的に同期した入力によって発現されていることを突き止めた。
また特筆すべき事項として、i)オリンパス株式会社バイオ開発2部との共同研究「スティック対物レンズを用いた小動物の脳深部観察の実現」を開始した、ii)RIKEN BSIの深井朋樹ラボと「海馬回路モデル構築」の共同研究を開始した、iii)オセルタミフルのシステム薬理学研究に関して、東京大学・大学院薬学系研究科の柴崎正勝教授および福山透教授との共同研究を行った、などがある。

研究成果

• [雑誌論文] Regional difference in stainability with calcium-sensitive acetoxymethyl-ester probes in mouse brain slices (2008)
  • 著者名/発表者名: Namiki, S., Sasaki, T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Int. J. Neurosci (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-range axonal calcium sweep induces axon retraction (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamada, R. X., Sasaki, T., Ichikawa, J., Koyama, R., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J. Neurosci (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oseltamivir enhances hippocampal network synchronization (2008)
  • 著者名/発表者名: Usami, A., Sasaki, T., Satoh, N., Akiba, T., Yokoshima, S., Fukuyama, T., Yamatsugu, K., Kanai, M., Shibasaki, M., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Sci. (in press)
  • NAID: 10024320224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active hippocampal networks undergo spontaneous synaptic modification (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto-Yasui, M., Sasaki, T., Matsumoto, W., Hasegawa, A., Toyoda, T., Usami, A., Kubota, Y., Ochiai, T., Hori T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: PLoS One 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metastability of active CA3 networks (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J.Neurosci 27 ページ: 517-528
• [雑誌論文] Soluble guanylyl cyclase inhibitor prevents Sema3F-induced collapse of axonal and dendritic growth cones of dentate granule cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Biol.Pharm.Bull 29 ページ: 796-798
  • NAID: 110005602188
• [雑誌論文] Integrative spike dynamics of rat CA1 neurons : a multineuronal imaging study (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T., Kimura, R., Tsukamoto, M., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J.Physiol. 574 ページ: 283-290
• [雑誌論文] Nitric oxide/cyclic guanosine monophosphate-mediated growth cone collapse of dentate granule cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Neuroreport 17 ページ: 661-665
• [雑誌論文] Multineuronal calcium imaging (MCI) -多ニューロン活動を可視化して脳ネットワーク機能を解明する (2006)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉, 高橋直矢, 宇佐美篤, 池谷裕二
  • 雑誌名: Pharma VISION NEWS 8 ページ: 20-23
• [雑誌論文] 苔状線維発芽は側頭葉てんかんの治療ターゲットとなるか (2006)
  • 著者名/発表者名: 池谷裕二
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌ファーマコロジカ 127 ページ: 355-361
• [雑誌論文] Single neurons can induce phase transitions of cortical recurrent networks with multiple internal states. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, S., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Cereb.Cortex (in press)
• [雑誌論文] Hippocampal CA1 synaptic plasticity as a gamma transfer function. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tamura, H., Ikegaya, Y., Shiosaka, S.
  • 雑誌名: Neuroscience (in press)
• [雑誌論文] Dynamic synapses as archives of synaptic history : State-dependent redistribution of synaptic efficacy in the rat hippocampal CA1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasui, T., Fujisawa, S., Tsukamoto, M., Matsuki, N., Ikegaya, Y
  • 雑誌名: J.Physiol.(Lond.) 566 ページ: 143-160
• [雑誌論文] Large-scale imaging of cortical network activity with calcium indicators. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ikegaya, Y., Bon-Jego, M., Yuste, R.
  • 雑誌名: Neurosci.Res. 52 ページ: 132-138
  • NAID: 10016476416
• [雑誌論文] Calcium imaging of cortical networks dynamics. (2005)
  • 著者名/発表者名: Cossart, R., Ikegaya, Y., Yuste, R
  • 雑誌名: Cell Calcium 37 ページ: 451-457
• [学会発表] Multineuronal computation by hippocampal polysynaptic networks (2007)
  • 著者名/発表者名: Kimura, R., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • 学会等名: 第37回北米神経科学会年会
  • 発表場所: サンディエゴ
  • 年月日: 2007-11-04
• [学会発表] Complex topology underlies pairwise spike synchronization (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N., Sasaki. T., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • 学会等名: 第37回北米神経科学会年会
  • 発表場所: サンディエゴ
  • 年月日: 2007-11-04
• [備考]
  • URL: http://gaya.jp/publication/