2017 Fiscal Year Annual Research Report
動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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| Project/Area Number |
15H05879
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
虫明 元 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80219849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 謙一 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (90455395)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | オッシレーション / 遺伝子操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１.インフラスローオッシレーションと呼ばれる非常にゆっくりとした大脳皮質の振動は種を超えて存在し、齧歯類、霊長類、ヒトで広く認められている。この意義を探るべくラット脳における振動を内因性光学信号として 捉えることに成功し超低速律動がさらに非アドレナリン、非コリン性神経系、すなわち交感神経や副交感神経によらない未知の神経機構によって制御を受けることが判明した。現在その絞り込みのためのKOマウスなどを作成している。
2.サルの左右の半球より局所電場電位を記録して、両手運動中のベータ波の位相同期を調べた。位相同期は各時間窓での2つの波の瞬間位相を計算して、それがどの程度一貫しているかを見る指標である。位相同期はこれから行う両手運動のパターンの影響を受けた。すなわち 手の交代がない両手運動の準備時期に交代の有る両手動作の準備時期に比べてベータ波の同期が強く見られた。また位相関係を調べてみると、最初の運動の反対側と同側ではベータ波の大きさ、位相に違いが認められた。反対側のベータ波が強くさらに位相が先行していた。このようなことから、ベータ波の左右半球の同期性は、両手の使い方に強く依存していることが判明した。
3.感染性の異なる複数のウイルスベクターと種々の発現制御システムを利用したターゲットニューロン選択的な遺伝子動作ベクターシステムの開発を行なってきた。霊長類を対象とした光遺伝学・化学遺伝学に適したベクターの有用性の検証を継続して行い、連携研究者の高田と基底核疾患であるパーキンソン病モデルを作製した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）げっ歯類のインフラスローオッシレーションの神経機構を次第に絞り込んでいる。ベター振動に関して、両手の位相同期が重要であることが判明した。これらの成果はオッシロロジーの振動とネットワークの観点で重要な成果であった。
２）感染性の異なる複数のウイルスベクターと種々の発現制御システムを利用したターゲットニューロン選択的な遺伝子動作ベクターシステムの開発を行なってきた。霊長類を対象とした光遺伝学・化学遺伝学に適したベクターの有用性の検証を継続して行い、連携研究者の高田と基底核疾患であるパーキンソン病モデルを作製した。遺伝子操作技術の開発が順調であり、今後の回路操作の可能性が広がった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）インフラスローオッシレーションは、自律神経系以外の機序が候補になっており、遺伝子操作を加え、合成を落としたり、受容体レベルでの操作を行って検証を進める。
ベータ振動に関しては複数領域からのネットワークとしての動作に注目して解析を進める。
２）感染性の異なる複数のウイルスベクターと種々の発現制御システムを利用したターゲットニューロン選択的な遺伝子動作ベクターシステムの開発を行なう。今年度は特に霊長類を対象とした光遺伝学・化学遺伝学に適したベクターの有用性の検証と、中脳ドーパミン細胞選択的な発現ベクターの開発、全脳的遺伝子導入手法の開発を行なう。開発されたシステムを大脳基底核神経回路に適用し、連携研究者の高田とパーキンソン病・ジストニアなどネットワーク異常が関与する疾患モデルザルを作製し、そのメカニズムを解析する。併せて、その基盤にある神経回路構築を明らかにするため、越シナプス型ウイルストレーサーを用いた運動野―大脳基底核・小脳ループ回路解析を行ない、共振を生み出すネットワークの神経配線様式を解析する。
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Research Products
(44 results)
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[Journal Article] High-speed and scalable whole-brain imaging in rodents and primates.2017
Author(s)
Seiriki K, Kasai A, Hashimoto T, Schulze W, Niu M, Yamaguchi S, Nakazawa T, Inoue K, Uezono S, Takada M, Naka Y, Igarashi H, Tanuma M, Wascheck JA, Ago Y, Tanaka KF, Hayata-Takano A, Nagayasu K, Shintani N, Hashimoto R, Kunii Y, Hino M, Matsumoto J, Yabe H, Nagai T, Fujita K, Matsuda T, Takuma K. Baba A, Hashimoto H
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Journal Title
Neuron
Volume: 34
Pages: 1085-1100
Peer Reviewed
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[Presentation] Ultra-thin fluorescence endoscope imaging system for functional brain imaging.2017
Author(s)
Osanai M, Ohkawa N, Sakamoto K, Miwa H, Kikuta S, Tamura A, Sato M, Ohkura M, Kojima T, Kohmura Y, Nakai J, Hayashi Y, Yanagawa Y, Inokuchi K, Homma N, Mushiake H.
Organizer
The 40th annual meeting of the Japan Neuroscience Society.
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[Presentation] Phase-amplitude coupling in cerebro-basal ganglia-cerebellar networks: A new model of hypo- and hyperkinetic movement disorders.2017
Author(s)
Ninomiya T, Nagai Y, Inoue K, Hori Y, Kikuchi E, Lee J, Suhara T, Iriki A, Minamimoto T, Takada M, Isoda M, Matsumoto M, Mccairn K.W.
Organizer
第40回日本神経科学大会
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