光遺伝学を用いたゼブラフィッシュ脳機能の解析

• 研究課題/領域番号: 22500299
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経科学一般
• 研究機関: 国立遺伝学研究所 (2011-2012); 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター、DBCLS) (2010)
• 研究代表者: 武藤 彩 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 助教 (00525991)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / カルシウムイメージング / GCaMP / 視覚 / 脳 / 神経回路 / 光遺伝学 / オプトジェネティクス / チャネルロドプシン / ハロロドプシン / 視覚系 / 視蓋 / 捕獲行動 / 行動学 / 画像解析 / 眼球運動 / カルシウム / 脊髄 / 運動神経 / イメージング / Ga14 / UAS

研究概要

脳の働きを理解するうえで有効な方法の一つは、行動中の神経細胞集団の活動パターンを観察し、さらに、人為的にそれらの活動を抑制あるいは亢進させた場合の影響を調べることである。神経細胞の活動は、膜電位の変化に伴って生ずる細胞内カルシウムイオン濃度の増加を検出することによって測定できる。そこで我々は脳が透明なゼブラフィッシュの胚や稚魚を実験動物モデルとして用いて、カルシウムイメージングの手法を用いて神経細胞集団の活動を可視化する方法論の開発と、光遺伝学ツールを適用するための遺伝学的な手法の開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Targeted expression of a chimeric channelrhodopsin in zebrafish under regulation of Gal4-UAS system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umeda K, Shoji W Sakai S, Muto A, Kawakami K, Ishizuka T, and Yawo H
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 75 号: 1 ページ: 69-75
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.08.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Connexin 39.9 protein is necessary for coordinated activation of slow-twitch muscle and normal behavior in zebrafish (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Wen H, Kawakami Y, Naganawa Y, Ogino K, Yamada K, Saint-Amant L, Low SE, Cui WW, Zhou W, Sprague SM, Asakawa K, Muto A, Kawakami K, Kuwada JY
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287(2) 号: 2 ページ: 1080-9
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.308205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging functional neural circuits in zebrafish with a new GCaMP and the Gal4FF-UAS system (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Kawakami K
  • 雑誌名: Communicative & integrative biology 巻: 4 ページ: 566-568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higashijima S, Nakai J,and Kawakami K (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Ohkura M, Kotani T
  • 雑誌名: Genetic visualization with an improved GCaMP calcium indicator reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging functional neural circuits in zebrafish with a new GCaMP and the Gal4FF-UAS system (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Kawakami K
  • 雑誌名: Commun Integr Biol 巻: 4(5) ページ: 566-568
• [雑誌論文] Genetic visualization with an improved GCaMP calcium indicator reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, A, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A 巻: 108(13) ページ: 5425-5430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging functional neural circuits in zebrafish with a new GCaMP and the Gal4FF-UAS system (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, A, Kawakami, K.
  • 雑誌名: Communicative & Integrative Biology 巻: 4(5)(in press)
• [雑誌論文] zTrap: zebrafish gene trap and enhancer trap database (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawakami K, Abe G, Asada T, Asakawa K, Fukuda R, Ito A, Lal P, Mouri N, Muto A, Suster ML, Takakubo H, Urasaki A, Wada H, Yoshida M
  • 雑誌名: BMC developmental biology 10 105 Oct 2010 巻: 105 号: 1 ページ: 105-105
  • DOI: 10.1186/1471-213x-10-105
  • 査読あり
• [学会発表] Visualization of functional neural circuits in zebrafish (2012)
  • 著者名/発表者名: Muto A, and Kawakami K
  • 学会等名: Tenth International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: USA
• [学会発表] perception of a natural object (2012)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Ohkura M, Abe G, Nakai J, Kawakami K
  • 学会等名: 10th International Zebrafish Genetics and Development
  • 発表場所: Madison, Wisconsin, USA.
• [学会発表] Visualization of functional neural circuits in zebrafish. Tenth International Congress of Neuroethology. (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Muto
  • 学会等名: Tenth International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: College Park, MD USA
  • 招待講演
• [学会発表] Probing visual perception in zebrafish with the improved GCaMP (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A
  • 学会等名: The 34th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Functional brain imaging with improved GCaMPs in zebrafish (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Nakai J, and Kawakami K
  • 学会等名: Neuroscience 2011
  • 発表場所: Washington DC, USA
• [学会発表] Calcium imaging of the zebrafish visual system with the GCaMP (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Nakai J, Kawakami K
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
• [学会発表] Calcium imaging of the zebrafish brain with improved GCaMPs (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, and Kawakami K
  • 学会等名: 7th European Zebraish Meeting
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
• [学会発表] Probing visual perception in zebrafish with the improved GCaMP (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A.
  • 学会等名: The 34^<th> Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: Yokohama, Japan(招待講演)
• [学会発表] Calcium imaging of the zebrafish visual system with the GCaMP (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Nakai J, Kawakami K
  • 学会等名: The 34th Annual meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Brain imaging with improved GCaMPs in zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Muto, A., et al.
  • 学会等名: The 33rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Brain Imaging with Improved GCaMPs in Zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Nakai J, Kawakami K
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター
• [学会発表] Visualization of neuronal activity in zebrafish spinal neurons with an improved GCaMP (2010)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Ohkura M, Nakai J, and Kawakami K
  • 学会等名: International Meeting on Zebrafish Genetics and Development. Madison, WI, USA. June 16-20,
  • 発表場所: Madison, WI, USA
• [備考]
  • URL: http://kawakami.lab.nig.ac.jp/