| 研究課題/領域番号 |
23K19412
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0704:神経科学、ブレインサイエンスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 国立遺伝学研究所 |
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研究代表者 |
松本 彰弘 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (30802095)
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| 研究期間 (年度) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 網膜 / 水平細胞 / GABA / 受容野 / 視覚情報処理 / 自然情景動画 / 抑制性介在神経細胞 / 神経伝達 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
視覚系の感覚器官である網膜では、視細胞が光を検出し、双極細胞を介して、網膜の出力を担う神経節細胞へと伝送される。これまでの研究から、視細胞－双極細胞間シナプス伝達は、GABA作動性介在神経細胞である水平細胞によって修飾されることが分かっている。しかし、そのGABA放出・伝達がどのような時空間ダイナミクスによって行われ、網膜神経回路において動作するのか、分かっていない。本研究では、蛍光GABAプローブを用い、水平細胞から放出されるGABAシグナルを2光子顕微鏡によって直接測定する。遺伝学的な細胞標識技術、生理学的・数理的解析技術を組み合わせ、水平細胞の機能を網羅的に明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本課題の目的は、網膜のGABA作動性介在神経細胞である水平細胞の機能的特性を、形態学的・生理学的・視覚機能（行動への寄与）の観点から明らかにすることである。
2023年度は、国立遺伝学研究所への異動に伴い、本課題遂行の要となる2光子顕微鏡イメージングシステムの設置を行った。昨今の半導体不足や世界情勢の物流への影響を受け、システムの稼働に必要な機器に深刻な遅れが生じたが、１年をかけてようやくシステムの稼働に至った。Zoltan Raics氏（SENS社）と協同し構築した新たなイメージングシステムではGUIや画像取得の性能が改善されており、より効率的な実験が可能である。
顕微鏡システムの導入が遅れた一方で、実験に必要なアデノ随伴ウイルスや遺伝子改変マウスの準備は進んでいる。現在は顕微鏡システムの準備も整ったので、今年度は当初の計画に沿って実験を進める。
また、顕微鏡システムの設置と並行してマルチ電極を用いた多細胞同時記録システムの設置を行い、こちらは既にシステムが稼働している。予備的な実験として、自然情景の動画を視覚刺激として呈示し、神経節細胞タイプごとの処理特性の解析を行った。これまでに、細胞タイプ依存的な処理特性は、単一細胞の受容野よりはるかに大きなサイズでの自然情景動画を用いた視覚刺激で生じることを見出した。これは水平細胞を介した側方抑制によるものである可能性がある。従来の知見では、このような自然情景動画における処理特性について、神経節細胞タイプごとに異なる修飾効果があることを示した研究はなく、網膜での情報処理モデルに新たな知見を提供できると考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本課題の進捗は、予定していたものよりもやや遅れている。理由は、昨今の半導体不足や世界情勢の物流への影響を受け、イメージング実験システムの構築に想定していたよりも長い時間がかかったためである。しかし、アデノ随伴ウイルスやマウスモデルなど、その他の実験準備は概ね順調に進んでおり、今年度は計画されていた実験を行う予定である。
また、イメージングシステムの構築が遅れている間に、マルチ電極を用いた実験によって神経節細胞の処理特性について新たな知見を得ており、水平細胞からの活動記録と合わせた処理モデルの構築が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はまず水平細胞の処理特性を機能的に同定するため、GABAイメージングを行う。合わせて、Supernova法を用い、スパースに水平細胞を標識することで、個々のシナプス部位ごとでのイベント特性を解析することで、機能と形態の連関を検討する。
また、化学遺伝学的な水平細胞の活動操作を行うことで、回路レベルでの処理特性の影響を調べる。さらに、これまでの研究で新たに見出した、水平細胞による自然情景動画処理への関与を検討するため、視覚刺激として自然情景動画を呈示し、GABA放出がどのように影響を受けるのか、検証する。
これらの実験で得られた水平細胞の処理特性の知見が、動物の行動レベルでの視覚機能にどのように関わるのか、ジフテリア毒素を用いて水平細胞を選択的に除去し、行動への影響を検討する。
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