超適応によって脳機能を回復させるための先進的基盤技術開発

公募研究

研究領域	身体－脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
研究課題/領域番号	20H05488
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
審査区分	複合領域
研究機関	同志社大学 (2021) 国立研究開発法人理化学研究所 (2020)
研究代表者	正水芳人同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (90608530)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス	中途終了 (2021年度)
配分額 *注記	6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円) 2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円) 2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード	カルシウムイメージング
研究開始時の研究の概要	超適応とは、既存の神経系では対応しきれない脳障害に対して、潜在的機能を再構成し、新たな行動遂行則を獲得する過程である。本研究の目的は、超適応によって脳機能を回復させるための先進的基盤技術を開発することである。さらにin vivo２光子カルシウムイメージングで、長期間、脳活動を計測することによって、機能回復過程における脳の活動変化を計測し、超適応の神経基盤を解明を目指す。
研究実績の概要	超適応とは、既存の神経系では対応しきれない脳障害に対して、潜在的機能を再構成し、新たな行動遂行則を獲得する過程である。本研究の目的は、超適応によって脳機能を回復させるための先進的基盤技術を開発することである。さらにin vivoカルシウムイメージングで、長期間、脳活動を計測することによって、機能回復過程における脳の活動変化を計測し、超適応の神経基盤を解明を目指す。神経細胞が興奮する際には、細胞内のカルシウムイオン濃度が上昇するため、蛍光カルシウムセンサーを神経細胞に遺伝子発現させることによって、神経活動の可視化ができる。さらに観察部位のガラス窓を工夫することによって、長期間、多細胞で同一の神経細胞の活動を観察することが可能となる。本研究では、マイクロ流体デバイスを用いて、神経細胞ファイバーを作製する方法を確立した。具体的には、中心部分に神経細胞等の懸濁液を、周りにアルギン酸ナトリウム水溶液を流し、さらに、凝固剤の塩化カルシウム水溶液を流すことによって、アルギン酸カルシウムゲルでコートされた細胞ファイバーを作製した。さらにげっ歯類のマウスを用いて、頭部固定状態で報酬を伴うレバー引き運動課題の検討を行った。本年度は、さらに緑色の蛍光カルシウムセンサーと赤色の蛍光カルシウムセンサーを用いることによって、2色in vivoカルシウムイメージングをおこなう系を確立した。
現在までの達成度 (段落)	令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。