神経線維イメージングを用いた脳回路原理の探究

• 研究課題/領域番号: 26250003
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 池谷 裕二 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (10302613)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円); 2017年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2016年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2015年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2014年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 神経線維 / 樹状突起 / 軸索 / カルシウム / スパイン / 脳・神経 / 神経細胞 / イメージング / 神経科学

研究成果の概要

光学測定系を工夫・改善し、300個以上のシナプスから100 Hzという高速での撮影を可能にした。この革新的な新技術を用いて、
i）海馬CA3野樹状突起の回路演算様式を解析した結果、興奮性入力と抑制性入力のバランスが線維の局所では崩れていることを見出した。この結果はCell Report誌で発表した。
ii）経験によって一度活動したCA1野神経細胞は、上流のCA3野からの精密な軸索回路による特異的入力によって再活性化すること、また樹状突起イメージングを行うことで、この再活動そのものを繰り返すことによって再活性化する細胞セットの精度が高まることを発見した。この結果はScience誌に報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Hippocampal ripples down-regulate synapses (2018)
  • 著者名/発表者名: Norimoto Hiroaki、Makino Kenichi、Gao Mengxuan、Shikano Yu、Okamoto Kazuki、Ishikawa Tomoe、Sasaki Takuya、Hioki Hiroyuki、Fujisawa Shigeyoshi、Ikegaya Yuji
  • 雑誌名: Science 巻: 359 号: 6383 ページ: 1524-1527
  • DOI: 10.1126/science.aao0702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of Hilar Mossy Cells and Dentate Granule Cells During Sharp Wave/Ripples (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikegaya Yuji、Ouchi Ayako、Matsumoto Nobuyoshi
  • 雑誌名: Curr. Res. Neurosci. 巻: 7 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3923/crn.2017.1.8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional organization of flash-induced V1 offline reactivation (2016)
  • 著者名/発表者名: Funayama, K., Hagura, N., Ban, H., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 36 号: 46 ページ: 11727-11738
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1575-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3-Hz subthreshold oscillations of CA2 neurons in vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, N. Okamoto, K., Takagi, Y., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Hippocampus 巻: 26 号: 12 ページ: 1570-1578
  • DOI: 10.1002/hipo.22657
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Subcellular imbalances in synaptic activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N., Kobayashi, C., Ishikawa, T., Ikegaya, Y
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 14 号: 6 ページ: 1348-1354
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.01.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] cAMP-dependent calcium oscillations of astrocytes: an implication for pathology. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ujita, S., Sasaki, T., Asada, A., Funayama, K., Gao, M., Mikoshiba, K., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Cereb. Cortex 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatial clusters of constitutively active neurons in mouse visual cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Makino, K., Funayama, K., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Anat. Sci. Int. 巻: 91 号: 2 ページ: 188-195
  • DOI: 10.1007/s12565-015-0284-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Subtle modulation of ongoing calcium dynamics in astrocytic microdomains by sensory inputs (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada, A., Ujita, S., Nakayama, R., Oba, S., Ishii, S., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Physiol. Rep. 巻: 3 号: 10 ページ: e12454-e12454
  • DOI: 10.14814/phy2.12454
  • NAID: 120005844257
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Memory formation and retrieval of neuronal silencing in the auditory cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nomura*+, K. Hara, R. Abe, N. Hitora-Imamura, R. Nakayama, T. Sasaki*, N. Matsuki, Y. Ikegaya*
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 112 号: 31 ページ: 9740-9744
  • DOI: 10.1073/pnas.1500869112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ex vivo cultured neuronal networks emit in vivo-like spontaneous activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Ishikawa T, Abe R, Ishikawa D, Kobayashi C, Mizunuma M, Norimoto N, Matsuki N and Ikegaya Y
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences 巻: 64 号: 6 ページ: 421-31
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0337-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sound-induced hyperpolarization of hippocampal neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe, R., Sakaguchi, T., Matsumoto, N., Matsuki, N., and Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Neuroreport. 巻: 25 号: 13 ページ: 1013-1017
  • DOI: 10.1097/wnr.0000000000000206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Sharp Wave発生時における空間的に局在したシナプス入力 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川智愛、池谷裕二
  • 学会等名: 第40回日本神経科科学大会
• [学会発表] CA1 pyramidal neurons receive spatially clustered synaptic inputs during sharp waves/ripples EX vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T., Ikegaya, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2017
• [学会発表] シナプス入力の大規模イメージグ、シンポジウム：高速・大規模データ取得のための顕微鏡技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池谷裕二
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-13
  • 招待講演
• [備考] 東京大学・大学院薬学系研究科・薬品作用学教室のホームページ
  • URL: http://www.yakusaku.jp/