「ニューロン-グリア-血管」-異種細胞ネットワーク機能の大規模なリアルタイム解析

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17650090
• 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, 講師 (10302613)
• キーワード: 海馬 / 神経回路 / カルシウム画像化 / グリア / アストロサイト / 神経活動

研究概要

中枢神経系は膨大数のニューロンと、これよりさらに多数のダリア細胞から成立している。古典的な解釈では、ダリア細胞の役割は周辺のニューロンの足場もしくはエネルギー補給といった"脇役"であると考えられてきたが、近年、複雑な神経機能の遂行にダリア細胞が決定的な役割を演じていることが明らかになってきた。本年度は、ダリアと神経ネットワークの活動を統合的に理解する目的で、我々が近年改良を重ねてきたCaイメージング法を海馬スライスに応用することで、異種細胞ネットワークの活動を高次元で記述することを目指した。
まず、ニポウ板型の共焦点顕微鏡システムを構築し、画像取得とパッチクランプ装置と刺激装置をメタモルフ環境のジャーナルによって同期させることに成功した。さらにNikon製の低倍率かつ高NAの高性能の対物レンズに0.7倍の中間変倍を組み合わせることで、200個を超えるアストロサイトから記録することが可能になった。アストロサイトはsulphorhpdaime101で同定した。
アストロサイトは自発的にCa振動を示した。そこで全てのペアに対してCross Correlationを計算したところ、特定の細胞集団に高い相関が認められた。ペア相関をもとに、相関ネットワークを抽出すると、その構造はSmall-Worldnessを備えていた。またその構造は時間依存的に転移していく.ことも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Metastability of active CA3 networks (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J. Neurosci 27 ページ: 517-528
• [雑誌論文] Soluble guanylyl cyclase inhibitor prevents Sema3F-induced collapse of axonal and dendritic growth cones of dentate granule cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull 29 ページ: 796-798
• [雑誌論文] Integrative spike dynamics of rat CA1 neurons : a multineuronal imaging study (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, T., Kimura, R., Tsukamoto, M., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: J. Physiol. 574 ページ: 283-290
• [雑誌論文] Nitric oxide/cyclic guanosine monophosphate-mediated growth cone collapse of dentate granule cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamada, R.X., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Neuroreport 17 ページ: 661-665
• [雑誌論文] Multineuronal calcium imaging (MCI) -多ニューロン活動を可視化して脳ネットワーク機能を解明する (2006)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉, 高橋直矢, 宇佐美篤, 池谷裕二
  • 雑誌名: Pharma VISION NEWS 8 ページ: 20-23
• [雑誌論文] 苔状線維発芽は側頭葉てんかんの治療ターゲットとなるか (2006)
  • 著者名/発表者名: 池谷裕二
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌ファーマコロジカ 127 ページ: 355-361