経路選択的光遺伝学機能操作法による行動制御

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
• 研究課題/領域番号: 25115731
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 伊佐 正 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (20212805)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ウィルスベクター / 上丘 / 脳幹網様体 / 指向運動 / 逃避行動

研究概要

マウスの中脳上丘から反対側の橋・延髄網様体に至る経路を選択的に遮断すべく、橋・延髄網様体に高頻度逆行性レンチウィルスベクターにテトラサイクリン反応性配列TREに緑色蛍光タンパクFPと破傷風毒素(eTeNT)を搭載したウィルスベクター(HiRet-TRE-eGFP.eTeNT)を注入。約１週間後に反対側上丘に高感度Tet-ON配列rtTAV16を搭載したアデノ随伴ウィルスベクター(AAV2-CMV-rtTAV16)を注入した。そして６週間後にマウスにドキシサイクリンを投与したところ、上丘の反対側に向かう頭部の指向運動、visual placing response、回旋運動が阻害された。
また、このウィルスベクター感染による選択的・可逆的経路遮断技術の技術的詳細について、このマウスの指向運動系を対象として最適化を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ウィルスベクター２重感染による経路遮断をマウスでも成功させた。そして、現在、破傷風毒素の代わりにチャネルロドプシンを搭載する、またHiRet-Tetのウィルス系だけでなく、HiRetにCre-floxの系を用いた経路選択的機能操作系の開発も行っている。

今後の研究の推進方策

マウスでの経路選択的機能操作の技法について確立してきたので、平成２６年度は、同側の上丘ー網様体路に遮断を適用し、さらにチャネルロドプシンを適用することで経路選択的な活性化を行い、マウスで指向運動と逃避行動を別々に制御したい。

研究成果

• [雑誌論文] Plasticity for recovery after partial spinal cord injury -hierarchical organization- (2014)
  • 著者名/発表者名: Isa, T. and Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 78 ページ: 3-8
  • DOI: doi: 10.1016/j.neures.2013.10.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viral vector-mediated selective and reversible blockade of the pathway for visual orienting in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sooksawate T, Isa K, Matsui R, Kato S, Kinoshita M, Kobayashi K, Watanabe D, Kobayashi K, Isa T
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 7 ページ: 162
  • DOI: doi: 10.3389/fncir.2013.00162. eCollection 2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of early versus late rehabilitative training on manual dexterity after corticospinal tract lesion in macaque monkeys. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Y, Higo N, Yoshino-Saito K, Murata Y, Nishimura Y, Oishi T, Isa T
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 109 ページ: 2853-2865
  • DOI: doi: 10.1152/jn. 00814. 2012. Epub 2013 Mar 20.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of secreted phosphoprotein 1 in the motor cortex among primate species and duriing postnatal development and functional recovery. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Oishi T, Higo N, Murayama S, Sato A, Takashima I, Sugiyama Y, Nishimura Y, Murata Y, Yoshino-Saito K, Isa T, Kojima T
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 ページ: e65701
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0065701. Print 2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] GABAergic mechanisms for shaping transient visual responses in the mouse superior colliculus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneda K, Isa T
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 235 ページ: 129-140
  • DOI: doi: 10.1016/j.neuroscience.2012.12.061. Epub 2013 Jan 18.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reorganization of sensory pathways after neonatal hemidecortication in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wanakhachornkrai, O., Umeda, T., Isa, K., Tantisira, M., Tantisira, B. and Isa, T.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 79 ページ: 94-98
  • DOI: doi: 10.1016/j.neures.2013.11.003.Epub 2013 Nov 16.
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA methylation and methyl-binding proteins control differential gene expression in distinct cortical areas of macaque monkey. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hata, K., Mizukami, H., Sadakane, O., Watakabe, A., Kinoshita, M., Isa, T., Ozawa, K. & Yamamori, T
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 33 ページ: 19704-19714
  • DOI: doi: 10.1523/JNEUROSCI.2355-13.2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of hand trajectory from electrocorticography signals in primary motor cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen D, Shin D, Watanabe H, Nakanishi Y, Kambara H, Yoshimura N, Nambu A, Isa T, Nishimura Y, Koike Y
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 ページ: e83534
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0083534. eCollection 2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of direct vs indirect pathways from the motor cortex to spinal motoneurons in the control of hand dexterity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Isa, T., Kinoshita, M. and Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 4 ページ: 191
  • DOI: doi: 10.3389/fneur.2013.00191
  • 査読あり
• [学会発表] Estimation of Firing of Primary Afferents from Joint Kinematics During Voluntary Arm Movements of Monkeys
  • 著者名/発表者名: Umeda T, Sato M, Kawato M, Isa T, Nishimura Y
  • 学会等名: 第35回国際IEEE大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] Selective blocakde of crossed tecto-reticular pathway by double infection of viral vectors impaired orienting responses in mice; methodological considerations.
  • 著者名/発表者名: Kaoru Isa, Thongchai Sooksawate, Ryusuke Matsui, Masaharu Kinoshita, Shigeki Kato, Kenta Kobayashi, Dai Watanabe, Kazuto Kobayashi, Tadashi Isa
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Stonehill College(MA, USA)
• [学会発表] Acquisition of novel behaviour by visual reinforcement without awareness: instrumental learning in blindsight monkeys
  • 著者名/発表者名: Rikako Kato, Norihiro Takakuwa, Abdelhafid Zeghbib, Peter Redgrave, Tadashi Isa
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Stonehill College(MA, USA)
• [学会発表] Verified contribution of propriospinal neurons to recovery of hand dexterity after a corticospinal tract lesion in the monkey
  • 著者名/発表者名: T.Tohyama, M.Kinoshita, R.Matsui, S.Kato, K.Isa, D.Watanabe, K.Kobayashi, M.Liu, T.Isa
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: サンディエゴ国際会議場（USA)
• [学会発表] Process of forming novel behavior by visual reinforcement without awareness: Instrumental conditioning in blindsight monkeys.
  • 著者名/発表者名: R.Kato, N.Takakuwa, A Zeghbib, P.Redgrave, T.Isa
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: サンディエゴ国際会議場（USA）
• [学会発表] Classical conditioning reinforced by visual stimuli in blindsight monkeys.
  • 著者名/発表者名: N.Takakuwa, R.Kato, P.Redgrave, T.Isa
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: サンディエゴ国際会議場（USA）
• [学会発表] Key elements for functional recovery from the partial spinal cord injury; spinal cord, cortex and beyond
  • 著者名/発表者名: Tadashi Isa
  • 学会等名: Weekly Colloquium, The Winifred Masterson Burke Medical Research Institute (NY,USA)
  • 発表場所: The Winifred Masterson Burke Medical Research Institute (NY, USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Key elements for functional recovery after partial spinal cord injury; spinal cord, cortex and beyond
  • 著者名/発表者名: Tadashi Isa
  • 学会等名: 15th Spinal Research Network Meeting
  • 発表場所: London, UK
  • 招待講演
• [学会発表] Dissectiong the circuit for functional recovery after neuronal damage
  • 著者名/発表者名: Tadashi Isa
  • 学会等名: Plenary Lecture, the 10th Biennial Conference of the Chinese Neuroscience Society
  • 発表場所: Beijin International Convention & Exhibition Centre
  • 招待講演
• [学会発表] Large-scaled network reorganization during recovery from partial spinal cord injury
  • 著者名/発表者名: Tadashi Isa
  • 学会等名: Distinguished Lecture Program
  • 発表場所: Katholic University Leuven (Belgium)
  • 招待講演