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単一神経細胞から脳血流信号までを繋ぐ脳情報動態の全脳データベースとモデル構築

公募研究

研究領域脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
研究課題/領域番号 18H05116
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

松井 鉄平  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (10725948)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード脳活動イメージング / カルシウムイメージング / 機能的MRI / アストロサイト / 神経科学
研究実績の概要

本年度は、カルシウム信号と脳血流の信号とを精確に分離して測定する新しい顕微鏡を開発した。更に、この手法を精神疾患モデルマウスに適用するため、ケタミンを用いた薬理モデルでの脳活動計測を開始した。その結果、ケタミンの影響下では膨大後部皮質において異常な振動的神経活動が観察されることが分かった。また、この振動的神経活動は脳血流には反映されていなかった。このような神経活動と脳血流の乖離は、膨大後部皮質以外の皮質領野で広く観察されたため、振動的神経活動以外にも、神経活動と脳血流を乖離させる要因が存在することが判明した。ケタミンは機能結合にも大きな変化を及ぼしたが、神経活動と脳血流の一見した乖離にも関わらず、ケタミン投与後にも神経活動から得られる機能結合と脳血流から得られる機能結合は対応していた。本技術は、これ以外にも、領域内共同研究を通して精神疾患モデルマウスに適用した。
他にも、神経細胞集団と脳血流を繋ぐ存在であると考えられているアストロサイトについても解析を行い、アストロサイトの活動が近傍の神経活動に抑制的な影響を及ぼすことを発見した。この研究には、研究領域内での連携を通じて赤色のカルシウム感受性蛍光タンパクR-CAMP2を導入し、使用した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件、 招待講演 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Cell-Type-Specific Thalamocortical Inputs Constrain Direction Map Formation in Visual Cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Megumi、Matsui Teppei、Murakami Tomonari、Hagihara Kenta M.、Ohki Kenichi
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 26 号: 5 ページ: 1082-1088.e3

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.01.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Astrocytes in the mouse visual cortex reliably respond to visual stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Sonoda Keita、Matsui Teppei、Bito Haruhiko、Ohki Kenichi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 505 号: 4 ページ: 1216-1222

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.10.027

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mouse optical imaging for understanding resting-state functional connectivity in human fMRI2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui Teppei、Murakami Tomonari、Ohki Kenichi
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 11 号: 4 ページ: e1528821-e1528821

    • DOI

      10.1080/19420889.2018.1528821

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuronal Origin of the Temporal Dynamics of Spontaneous BOLD Activity Correlation.2018

    • 著者名/発表者名
      T. Matsui, T. Murakami, K. Ohki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press 号: 4 ページ: 4500-5000

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy045

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development and Application of Multi-Scale Ca2+ Imaging in the Primate Visual Cortical Network2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      The 8th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the marmoset visual cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the primate visual cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      神経ダイナミクスミニワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新しい神経活動イメージング法の開発による脳のマルチモーダル・マルチスケール動作原理の解明2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui T
    • 学会等名
      高知工科大学招待講演
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structured spontaneous activity in the marmoset visual cortex studied with in vivo calcium imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウス大脳皮質の広域カルシウムイメージングによる安静時脳活動の研究2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T
    • 学会等名
      生理学研究所
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mesoscale and cellular scale calcium imaging of the primary and secondary visual cortex in marmoset monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      Society for Neurosience 44th annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of GCaMP expression system for functional calcium imaging in marmoset visual cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Uemura M., Matsui T., Hashimoto T., Murakami T., Kikuta K., Kato T., Ohki K.
    • 学会等名
      Society for Neurosience 44th annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-scale calcium imaging in the visual cortex of marmoset monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K
    • 学会等名
      CSHL Asia Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Asymmetric Processing of Visual Motion in Mouse Retrosplenial Cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Ohizumi Y, Murakami T, Matsui T, Yoshida T, Ohki K
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale calcium imaging in the visual cortex of marmoset monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto T, Matsui T, Uemura M, Murakami T, Kikuta K, Kato T, Ohki K
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-scale and multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T
    • 学会等名
      国際マーモセット研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-scale and multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional imaging in the primate neocortical network using genetically encoded calcium indicator2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T
    • 学会等名
      国際ワークショップ「遺伝子導入技術による霊長類脳機能操作とイメージング」(招待講演)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 脳の半分を占める グリア細胞2019

    • 著者名/発表者名
      松井鉄平、大木研一
    • 総ページ数
      230
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103824
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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