2019 Fiscal Year Annual Research Report
化学遺伝学とマルチモーダル計測による霊長類の柔軟な記憶想起ネットワークの解明
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17H02219
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
平林 敏行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主幹研究員(定常) (60376423)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 霊長類 / 化学遺伝学 / 脳機能イメージング / 認知記憶 / 電気生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、行動課題と機能イメージング、及び電気生理を組み合わせたマルチモーダルなアプローチにより、視覚記憶の想起における前頭葉－側頭葉ネットワークの機能をマルチスケールに理解する。
昨年度までに、非空間的視覚記憶課題を遂行中のマカクザルを用いて15O-H2O PETによる全脳の機能マッピングを行い、得られた眼窩前頭皮質の活動部位に抑制性DREADDを遺伝子導入し、その活動を抑制した際に上記の記憶課題の成績が記憶負荷依存的に低下する事を明らかにした。本年度は、我々が新規に開発したDREADDの特異的アゴニストをマカクザルに静脈投与して上記の記憶課題を行わせた状態で15O-H2O PETによる脳血流計測を行い、溶媒を投与した対照条件との間で脳活動を比較した。その結果、DREADDを発現させたOFCにおける局所活動の低下に加え、下部側頭葉における遠隔領域の活動が、DREADDアゴニストの投与によって有意に低下する事が明らかになった。これにより、DREADDを発現させた眼窩前頭皮質の活動を抑制した際に、発現部位自体を含む、視覚記憶に関わる広域ネットワークの活動が抑制され、それによって記憶課題の成績低下が生じる事が示唆された。
一方、抑制性DREADDが脳活動に及ぼす影響を調べるために、第一次体性感覚野(SI)の手指領域に抑制性DREADDを遺伝子導入したマカクザルにおいて、DREADDアゴニスト投与時と非投与時とで手指への体性感覚刺激に対するSIの活動を機能的MRIにより比較した。その結果、DREADDアゴニストの投与により、SIのDREADD発現部位だけでなく、第二次体性感覚野(SII)や後頭頂葉皮質5野及び7野における手指領域の体性感覚応答が有意に減弱する事を確認した。
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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
本年度は、予定していた通り、我々が新規に開発したDREADDの特異的アゴニストをマカクザルに静脈投与して記憶課題を行わせた状態で15O-H2O PETによる脳血流計測を行い、溶媒を投与した対照条件との間で脳活動を比較する事で、DREADDを発現させた眼窩前頭皮質の活動を抑制した際に、発現部位自体を含む視覚記憶に関わる広域ネットワークの活動が抑制される事を明らかにした。またfMRIによる体性感覚応答の計測においても同様に、抑制性DREADDによる神経活動の変化について、DREADD発現部位における局所的抑制だけでなく、遠隔領域を含むネットワークレベルでの活動抑制を確認した。従って、研究計画は概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、15O-H2O PETにおいて眼窩前頭皮質の抑制によって遠隔的に抑制される事が明らかになった下側頭皮質の活動部位に電極を刺入し、上記の記憶課題において特定の視覚刺激の呈示と、それに続く遅延期間に有意に応答するニューロンの活動を電気生理学的に記録して、我々が開発した速い作動を示す新規DREADDアゴニストの投与による眼窩前頭皮質の抑制前と抑制後で、同一の下側頭皮質ニューロンの活動を比較する。これにより、眼窩前頭皮質の抑制による視覚記憶ネットワークの作動変容をニューロンレベルで捉える。
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