大脳―小脳連関の光マッピングによる解析

• 研究課題/領域番号: 25560432
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 山梨大学 (2014); 東京大学 (2013)
• 研究代表者: 喜多村 和郎 山梨大学, 総合研究部, 教授 (60423159)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 神経科学 / 生理学 / 光遺伝学 / 運動 / オプトジェネティクス / 大脳 / 小脳

研究成果の概要

運動制御・運動学習の基盤をなす、大脳－小脳の機能的結合を明らかにするために、大脳皮質連運動野、感覚野と小脳皮質との間の機能的結合を、光活性化チャネル（ChR2）を発現しているマウスにおいて光マッピングにより調べた。これにより、大脳→小脳の結合マップを解析し、苔状線維経由および登上線維経由で異なる情報を伝達していることを明らにした。小脳皮質の部位ごとに大脳の異なる領域から情報を受け取っているが、特定の大脳領域からは、小脳皮質の広い範囲へ情報を送っていることも明らかとなった。さらに、小脳皮質の部位ごとにスパイク潜時が大きく異なっており、小脳皮質での運動関連情報処理と関係していると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Structure-Function Relationships between Aldolase C/Zebrin II Expression and Complex Spike Synchrony in the Cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi S, Yamazaki M, Miyazaki T, Watanabe M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 35(2) 号: 2 ページ: 843-52
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2170-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • 雑誌名: Nat Methods 巻: 12 号: 1 ページ: 64-70
  • DOI: 10.1038/nmeth.3185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two distinct layer-specific dynamics of cortical ensembles during learning of a motor task. (2014)
  • 著者名/発表者名: Masamizu Y, Tanaka YR, Tanaka YH, Hira R, Ohkubo F, Kitamura K, Isomura Y, Okada T, Matsuzaki M.
  • 雑誌名: Nat. Neurosci 巻: 17 号: 7 ページ: 987-994
  • DOI: 10.1038/nn.3739
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spike timing-dependent selective strengthening of single climbing fibre inputs to Purkinje cells during cerebellar development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Kawamura, Hisako Nakayama, Kouichi Hashimoto, Kenji Sakimura, Kazuo Kitamura and Masanobu Kano.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 2732-2732
  • DOI: 10.1038/ncomms3732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between the local structure of orientation map and the strength of orientation tuning of neurons in monkey V1: a 2-photon calcium imaging study (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikezoe, K., Mori, Y., Kitamura, K., Tamura, H., Fujita, I.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 33(42) 号: 42 ページ: 16818-16827
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2209-13.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of cerebellar microzonal organization in GluD2 (GluRd2) knockout mouse. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashizume M, Miyazaki T, Sakimura K, Watanabe M, Kitamura K, Kano M
  • 雑誌名: Front Neural Circuits 巻: 7 ページ: 130-130
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional labeling of neuronal ensemble and axonal projections in vivo using a synthetic activity-dependent promoter E-SARE. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawashima T, Kitamura K, Suzuki K, Nonaka M, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Okuno H, Ohki K, Bito H.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 10 号: 9 ページ: 889-895
  • DOI: 10.1038/nmeth.2559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIa and Calcineurin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y; Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 3(印刷中)(掲載確定) 号: 4 ページ: 978-987
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.03.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium-dependent regulation of climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kano M, Nakayama H, Hashimoto K, Kitamura K, Sakimura K, Watanabe M
  • 雑誌名: J. Physiol. 巻: 591 号: 13 ページ: 3151-3158
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.248252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dendritic calcium signaling in cerebellar Purkinje cell. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: - ページ: 11-7
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2012.08.001
  • 査読あり
• [学会発表] Experience-Dependent Clustering of Sensory Synaptic Inputs in the somatosensory cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第９２回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] Highly sensitive calcium imaging of neural activity in vitro and in vivo with a new fluorescent calcium indicator, Cal-520 (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsuya Takeuchi, Mayumi Tada, Miki Hashizume, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Two-photon imaging of neural activity at single neurons and single synapses: Optical physiology in vivo (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Kitamura
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Impairment of cerebellar microzonal organization by aberrant climbing fiber to Purkinje cell wiring in GluRδ2 (GluD2) knockout mouse. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miki Hashizume, Taisuke Miyazaki, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Fine scale correspondence between the cerebellar microzones and the aldolase C compartments in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Tsutsumi, Maya Yamazaki, Taisuke Miyazaki, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Postnatal desynchronization of climbing fiber responses in Purkinje cell populations of the developing cerebellum. (2013)
  • 著者名/発表者名: Jean -M. Good, Taisuke Miyazaki, Kazuo Kitamura, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Synchronous climbing fiber responses correlated with the aldolase C compartments in mouse cerebellar cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Tsutsumi, Mayumi Tada, Kenji Sakimura, Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Sparse and heterogeneous organization of sensory inputs in layer 2/3 of mouse barrel cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Kitamura, Masanobu Kano
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 光で探る脳の活動 ～シナプスからニューロンまで～
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎
  • 学会等名: 第22回日本バイオイメージング学会学術集会公開講座
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳皮質回路の機能構築と運動制御・運動記憶．
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎
  • 学会等名: 第2回記憶回路研究会
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] 光で探る脳のはたらき～シナプスから回路へ～
  • 著者名/発表者名: 喜多村和郎
  • 学会等名: 量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 軽井沢