背側海馬と腹側海馬の活性化に応答する脳領域の特定とその活動解析

• 研究課題/領域番号: 25430011
• 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: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 高田 則雄 慶應義塾大学, 医学部, 特任講師 (50415212)
• 連携研究者: 田中 謙二 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (30329700) ; 疋島 啓吾 公益財団法人実験動物中央研究所, 病理病態研究部, 研究員 (30420219) ; 小牧 裕司 公益財団法人実験動物中央研究所, 病理病態研究部, 研究員 (10548499)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 光遺伝学 / fMRI / ChR2 / 遺伝子改変マウス / マウス / オプトジェネティクス / 機能的MRI / 海馬 / in vivo

研究成果の概要

本研究課題では、背側海馬と腹側海馬の機能の違いが、海馬から他の脳領域への活動伝播の違いに反映されているか検証した。海馬CA1錘体神経細胞に光感受性陽イオンチャネル（ChR2）が発現している遺伝子改変マウスを用いて、全脳活動を機能的MRI（fMRI）装置で計測している最中に、海馬の背側あるいは腹側へ光照射することで海馬神経細胞を活性化し、これに応答する脳領域を特定した。この結果、海馬の背側と腹側とを活性化した時に応答する脳領域群が異なることを見出した。さらに、海馬の遠心性軸索線維の多寡と、海馬活動への応答の大きさとは必ずしも対応しないことを見つけた。

研究成果

• [雑誌論文] Observation and manipulation of glial cell function by virtue of sufficient probe expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Akiyo Natsubori, Norio Takata, Kenji F Tanaka
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 176 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fncel.2015.00176
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neuronal heterotopias affect the activities of distant brain areas and lead to behavioral deficits (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Ishii, Ken-ichiro Kubo, Toshihiro Endo, Keitaro Yoshida, Seico Benner, Yukiko Ito, Hidenori Aizawa, Michihiko Aramaki, Akihiro Yamanaka, Kohichi Tanaka, Norio Takata, Kenji Tanaka, Masaru Mimura, Chiahru Tohyama, Masaki Kakeyama, and Kazunori Nakajima
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 35 号: 36 ページ: 12432-45
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3648-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of the extent of cortical spreading depression propagation by Npas4 mRNA expression (2015)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Yoshida, Ming Xu, Akiyo Natsubori, Masaru Mimura, Norio Takata, Kenji F Tanaka
  • 雑誌名: Neuroscinece Research 巻: - ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.neures.2015.04.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive changes of extracellular amino acid concentrations in mouse dorsal striatum by 4-AP-induced cortical seizures (2015)
  • 著者名/発表者名: Terumi Nagai, Norio Takata, Yoshiaki Shinohara, Hajime Hirase
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 295 ページ: 229-236
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.03.043
  • NAID: 120006386964
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optogenetic Activation of CA1 Pyramidal Neurons at the Dorsal and Ventral Hippocampus Evokes Distinct Brain-Wide Responses Revealed by Mouse fMRI. (2015)
  • 著者名/発表者名: N, Yoshida K, Komaki Y, Xu M, Sakai Y, Hikishima K, Mimura M, Okano H, Tanaka KF.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 3 ページ: e0121417-e0121417
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0121417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astroglial Glutamate Transporter Deficiency Increases Synaptic Excitability and Leads to Pathological Repetitive Behaviors in Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Aida T, Yoshida J, Nomura M, Tanimura A, Iino Y, Soma M, Bai N, Ito Y, Cui W, Aizawa H, Yanagisawa M, Nagai T, Takata N, Tanaka KF, Takayanagi R, Kano M, Gotz M, Hirase H, Tanaka K.
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology 巻: in press 号: 7 ページ: 1660-1660
  • DOI: 10.1038/npp.2015.26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 光遺伝学とマウスfMRIとを融合させた脳領域間作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 33 ページ: 281-285
• [雑誌論文] Imaging of astrocytic activity in living rodents. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takata N, Shinohara Y, Ohkura M, Mishima T, Nakai J, *Hirase H
  • 雑誌名: Neuromethods 巻: 85 ページ: 191-207
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-785-3_12
  • ISBN: 9781627037846, 9781627037853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebral blood flow modulation by basal forebrain or whisker stimulation can occur independent of large cytosolic Ca2+ signaling in astrocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Norio Takata, Terumi Nagai, Katsuya Ozawa, Yuki Oe, Katsuhiko Mikoshiba, Hajime Hirase
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 6 ページ: e66525-e66525
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0066525
  • 査読あり
• [雑誌論文] in vivoでグリアを見る・操作するための機能遺伝子発現方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、高田則雄、三村將
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 1736-1741
• [雑誌論文] 精神疾患の解明に貢献する脳科学技術の進歩 オプトジェネティクスと精神医学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中謙二、高田則雄、三村將
  • 雑誌名: 精神神経学 巻: 115 ページ: 1211-1215
• [学会発表] 光遺伝学的fMRIを用いたアストロサイトによるBOLD信号発生の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Optogenetic-fMRI for investigation of neuronal and glial contribution to BOLD signal (2015)
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: 第38回日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-29
  • 招待講演
• [学会発表] Optogenetic-fMRI for investigation of astrocytic contribution to BOLD signal (2015)
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: The 9th International Conference on Complex Medical Engineering (CME2015)
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2015-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アストロサイト光刺激による非侵襲的な神経活動の操作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田慶多朗、徐明、三村將、高田則雄、田中謙二
  • 学会等名: 第37回日本神経科学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] 光遺伝学とマウスfMRIを融合させた脳領域間相互作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: 第6回光操作研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-08-22
• [学会発表] 前脳基底部刺激および感覚刺激はアストロサイトCa2+シグナルとは独立に脳血流変化を起こす
  • 著者名/発表者名: 高田則雄、永井てるみ、小澤克也、御子柴克彦、平瀬肇
  • 学会等名: 第36回日本神経科学会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] マウスfMRIと光遺伝学とを組み合わせた脳活動伝播計測系の構築
  • 著者名/発表者名: 吉田慶多朗、小牧裕司、徐明、疋島啓吾、岡野栄之、三村將、田中謙二、高田則雄
  • 学会等名: 第36回日本神経科学会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] Quantifying efferent connectivity of dorsal and ventral hippocampus with opto-fMRI.
  • 著者名/発表者名: Norio Takata, Keitaro Yoshida, Yuji Komaki, Ming Xu, Yuki Sakai, Keigo Hikishima, Hideyuki Okano, Masaru Mimura, Kenji Tanaka
  • 学会等名: International symposium on Optogenetics
  • 発表場所: Mita, Keio Univ.
  • 招待講演
• [学会発表] 光遺伝学と機能的MRIとを用いたグリア細胞研究
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: 第15回応用薬理シンポジウム
  • 発表場所: 品川コクヨホール
  • 招待講演
• [学会発表] Dorsal and ventral hippocampal CA1 pyramidal neurons activate distinct brain area: optogenetic investigation using mouse fMRI
  • 著者名/発表者名: Norio Takata, Yuji Komaki, Yuki Sakai, Keitaro Yoshida, Ming Xu, Keigo Hikishima, Hideyuki Okano, Masaru Mimura, Kenji Tanaka
  • 学会等名: Society for Neuroscience 43rd annual meeting
  • 発表場所: San Diego Convention Center
• [学会発表] 光遺伝学とマウスfMRIを用いた脳領域間の結合特性の解析
  • 著者名/発表者名: 高田則雄
  • 学会等名: 東京工業大学脳研究会講演会
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけキャンパス（神奈川県）
  • 招待講演