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運動の実行・不実行に関与する大脳皮質ニューロンの同定

研究課題

研究課題/領域番号 18019041
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

礒村 宜和  理化学研究所, 脳回路機能理論研究チーム, 副チームリーダー (00415077)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2006年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
キーワード神経生理学 / ラット / 大脳皮質 / 運動野 / 神経細胞
研究概要

本研究計画において、ラットの大脳皮質運動野における運動の発現や調節に関与する神経細胞の細胞サブタイプを同定するために、1)脳定位固定ラットに運動課題を効率よく学習させる自動訓練装置を開発するとともに、2)無麻酔(行動・睡眠)状態での傍細胞記録とマルチユニット記録の電気生理学的実験系を確立した。運動課題の訓練に関しては、頭部へのアルミニウム製固定具の取付け手術を施した被検ラットに飲水制限を課し、独自に開発した脳定位固定オペラント訓練装置(特許出願中)にて右前肢でレバーを押すことにより報酬のサッカリン水を得られる自己ペース・レバー押し運動課題を学習させた。この装置により訓練開始第一日目か二日目には運動応答と報酬獲得との相関が成立し、2週間以内に課題の学習を完成させることに成功した。さらに同訓練装置6台を自動化・集中制御化することにより、訓練済みラットを週に数頭の割合で効率よく記録実験に供することを実現した。次に、このような無麻酔・行動中の脳定位固定ラットをもちいて、傍細胞記録法により単一神経細胞の発火活動を安定して記録した後に、付加したバイオサイチンを可視化するとともにパルバルブミンやカルレチニンとの蛍光三重染色を施して、記録細胞を機能的かつ形態的に同定することを可能にした。現在、約50頭の動物に課題訓練を課し、すでにその約半数から運動関連活動を示し可視化した運動野細胞の実験データを得ている。またテトロード電極やシリコン・プローブからスパイク分離に至るマルチユニット記録解析システムを米国ラトガーズ大学Buzsaki研究室より導入しアルゴリズムにも改良を加えた。このように行動中のラットの運動野における運動関連活動を示した細胞サブタイプを同定する実験系を確立して軌道に乗せ、運動野の興奮性および抑制性神経細胞の機能的多様性を解明した。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Distinct types of ionic modulation of GABA actions in pyramidal cells and interneurons during electrical induction of hippocampal seizure-like network activity2007

    • 著者名/発表者名
      F.-Tsukamoto Y, et. al.
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci 25

      ページ: 2713-2725

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal integration by stochastic recurrent network dynamics with bimodal neurons2007

    • 著者名/発表者名
      Okamoto H, et. al.
    • 雑誌名

      J Neurophysiol 97

      ページ: 3859-3867

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct types of ionic modulation of GABA actions in pyramidal cells and interneurons during electrical induction of hippocampal seizure-like network activity2007

    • 著者名/発表者名
      F.Tsukamoto et al.
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Temporal integration by stochastic recurrent network dynamics with bimodal neurons2007

    • 著者名/発表者名
      Okamoto et al.
    • 雑誌名

      J Neurophysiol (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Integration and segregation of activity in entorhinal-hippocampal subregions by neocortical slow oscillations2006

    • 著者名/発表者名
      Isomura et al.
    • 雑誌名

      Neuron 52・5

      ページ: 871-882

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct recording of theta oscillations in primate prefrontal and anterior cingulate cortices2006

    • 著者名/発表者名
      Tsujimoto et al.
    • 雑誌名

      J Neurophysiol 95・5

      ページ: 2987-3000

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 傍細胞記録法によるラット運動野ニューロンの機能的および形態学的同定2008

    • 著者名/発表者名
      礒村 宜和
    • 学会等名
      「大脳皮質-大脳基底核連関と前頭葉機能」研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2008-01-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Juxtacellular/multiunit recordings from head-restraint rats performing forelimb movement task2007

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y, et. al.
    • 学会等名
      第30回日本神経科学学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2007-09-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] A network mechanism underlying seizure-like synchronous oscillations2007

    • 著者名/発表者名
      Isomura Y
    • 学会等名
      Synchronous Rhythms in the Brain
    • 発表場所
      カナダ・バンクーバー
    • 年月日
      2007-07-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 脳機能研究の新展開 : 第3章 海馬ネットワーク・オシレーションの機能と発生メカニズム pp.164-1692006

    • 著者名/発表者名
      礒村 宜和
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 動物実験装置2006

    • 発明者名
      礒村宜和
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権番号
      2007-042633
    • 出願年月日
      2006-02-22
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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