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2017 年度 実績報告書

アストロサイトによる神経同期活動の制御とその機能の解明

計画研究

研究領域グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
研究課題/領域番号 25117004
研究機関東京大学

研究代表者

大木 研一  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50332622)

研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードアストロサイト / カルシウム / 2光子イメージング / 同期活動 / 大脳皮質 / 視覚野
研究実績の概要

マウスV1における神経細胞とアストロサイトの活動を同時に観測するために、RCaMP2を神経細胞に、cyto-GCaMP6fをアストロサイトに、AAVを用いて発現させ、無麻酔下の成体マウスでin vivo二光子カルシウムイメージングを用いて両者のカルシウム活動を観測した。昨年度、アストロサイトの同期活動の数秒前に、神経細胞の同期活動が観察されることを見出し、(1)神経細胞の同期活動がアストロサイトの活動を亢進させている可能性と、(2)ノルアドレナリンが、神経細胞の活動を亢進させ、少し遅れてアストロサイトの活動を亢進させている可能性が考えられた。
今年度は、(1)を検証するため、ノルアドレナリンの阻害剤であるプラゾシンを投与し、ノルアドレナリンの影響を遮断した上で、動物に視覚刺激を提示し、神経細胞に視覚応答を惹起したときに、アストロサイトの活動が亢進するかどうか検証した。
プラゾシン投与により、アストロサイトの細胞体の活動は著名に減少した。この状態で、視覚刺激を与えると、神経細胞に視覚応答が惹起された。このとき、アストロサイトの活動を観察すると、神経細胞の活動から5秒程度遅れて、アストロサイトの細胞体のカルシウム活動がわずかながら(数%)亢進いていた。このアストロサイトの細胞体の活動は、非常に弱い方位選択性を持ち、その選択性は、周囲~100ミクロンの神経細胞の活動の総和の方位選択性と類似している傾向があった。このことから、神経細胞の同期活動は、弱いながらもアストロサイトの細胞体活動を亢進させることが示された。
一方、アストロサイトの突起のカルシウム活動は、プラゾシン投与後も活発であった。この突起の活動は、視覚刺激のタイミングとは相関していなかった。したがって、アストロサイトの突起の活動は、ノルアドレナリンとも、神経細胞の活動とも、独立に発生していることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Neuronal Origin of the Temporal Dynamics of Spontaneous BOLD Activity Correlation2018

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

      Cerebral Cortex

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy045

  • [雑誌論文] Functional Segregation and Development of Mouse Higher Visual Areas2017

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

      The Journal of Neuroscience

      巻: 37 ページ: 9424~9437

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0731-17.2017

  • [学会発表] 神経活動と血流の大規模計測2018

    • 著者名/発表者名
      Ohki K.
    • 学会等名
      Neurovascular Unit研究会2018
  • [学会発表] Functional micro architecture of direction selectivity in the cat area 17.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui T, Nishiyama M, Murakami T, Ohki K.
    • 学会等名
      第17回 東京大学生命科学シンポジウム
  • [学会発表] Functional microarchitecture of direction selectivity in the cat area 17.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui T, Nishiyama M, Murakami T, Ohki K.
    • 学会等名
      第40回神経科学大会
  • [学会発表] Multiscale Calcium Imaging in Visual Cortex of Marmoset Monkeys.2017

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto T, Uemura M, Matsui T, Murakami T, Ohki K
    • 学会等名
      第40回神経科学大会
  • [学会発表] Brain-wide mapping of stimulus induced variability quenching reveals modularity of cortical networks.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsui T, Murakami T, Ohki K.
    • 学会等名
      Computational and Cognitive Neuroscience.
  • [学会発表] マウス一次視覚野の方位選択性に関する神経回路の機能構築.2017

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Ohki K.
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「大脳皮質回路の機能原理を探る」
  • [学会発表] Large-scale recording of neuronal activity in visual cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohki K.
    • 学会等名
      UT-NTU Joint Conference
  • [学会発表] Spine density and cortical computation.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohki K.
    • 学会等名
      The 48th NIPS International Symposium “Neural circuitry and plasticity underlying brain function”
  • [学会発表] Laminar differences in the orientation-selectivity of LGN inputs to mouse V1.2017

    • 著者名/発表者名
      Kondo S, Ohki K.
    • 学会等名
      NIG Symposium 'Circuit Construction in the mammalian brain'
  • [学会発表] Multi-scale, multi-modal imaging of the visual cortical network in marmosets.2017

    • 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
      第7回マーモセット研究会大会
  • [学会発表] Large-scale recording of neuronal activity and hemodynamics.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohki K.
    • 学会等名
      第40回神経科学大会

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公開日: 2018-12-17  

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