2015 Fiscal Year Annual Research Report
運動制御・運動記憶における大脳ー小脳動的連関の解明とその操作
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
15H01426
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
喜多村 和郎 山梨大学, 総合研究部, 教授 (60423159)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 運動 / ２光子イメージング / オプトジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．大脳－小脳間の機能的結合の同定
大脳皮質と小脳皮質の間の機能的な結合を網羅的に解析するために、大脳皮質の出力ニューロンである第５層錐体細胞にチャネルロドプシンを発現するThy1-ChR2マウスを用いた光機能マッピングを行った。麻酔下のThy1-ChR2マウスの大脳皮質をレーザーを用いて経頭蓋的に光刺激し、小脳皮質の様々な部位でプルキンエ細胞から活動電位を記録した。小脳皮質の記録部位に応じて特異的な入力マップを得ることに成功している。さらに、入力元の大脳領域に応じて異なる潜時でプルキンエ細胞の発火（単純スパイク、複雑スパイク）が起こることが明らかとなった。
２．課題実行中のマウス小脳における情報表現
認知運動課題の実行にかかわる大脳ー小脳連関機構を明らかにするため、課題実行中のマウスにおいて２光子イメージングを行う。今年度は小脳皮質における認知運動課題にかかわる神経メカニズムの解析を行った。音弁別go/no-go課題を実行中のマウス小脳において２光子カルシウムイメージングを行い、運動学習および認知学習にかかわる小脳モジュールを同定した。異なる学習プロセスにかかわるシグナルが小脳の異なる領域に与えられていることから、それぞれの機能に関する大脳－小脳ループにおいて平行して学習が起こっていることが示唆される。また、レバー引き運動課題を遂行中の小脳活動イメージングにも成功しており現在データ解析中である。
３．大脳－小脳間の動的連関による運動表出メカニズム解明
大脳－小脳間の相互作用を明らかにするため、両者の活動を同時に観察できる顕微鏡システムの開発に着手した。まず今年度は、大脳光刺激ー小脳活動イメージングを可能にするシステムを構築した。
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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
それぞれの実験項目について、当初予定した計画どおり進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．大脳－小脳間の機能的結合の同定については、大脳から小脳への機能的結合マップは得られており成果を論文として発表する。同時に、小脳から大脳への機能的結合マップの解析に着手する。
２．大脳運動関連領野および小脳における運動情報表現については、現在進めているgo/no-go課題について、成果を論文として発表する。レバー引き課題についての実験および解析を進める。
３．大脳－小脳間の動的連関による運動表出メカニズム解明については、大脳と小脳の活動を同時に観察する顕微鏡システムを完成させる。その上で、課題実行中の両者の活動の相関解析を開始する。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Rational design of ultrafast, high-affinity red calcium indicator for monitoring neuronal activity2015
Author(s)
M. INOUE, A. TAKEUCHI, S.-I. HORIGANE, H. FUJII, S. KAMIJO, S. TAKEMOTO-KIMURA, M. OHKURA, K. GENGYO-ANDO, M. KANO, J. NAKAI, K. KITAMURA, H. BITO
Organizer
Neuroscience 2015
Place of Presentation
McCormick Place Convention Center (Chicago, USA)
Year and Date
2015-10-17 – 2015-10-21
Int'l Joint Research
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[Presentation] Rational design of a novel high-affinity, ultrafast, red calcium indicator R-CaMP22015
Author(s)
Masatoshi Inoue, Atsuya Takeuchi, Shin-Ichiro Horigane, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Hajime Fujii, Satoshi Kamijo, Sayaka Takemoto-Kimura, Masanobu Kano, Junichi Nakai, Kazuo Kitamura, Haruhiko Bito
Organizer
第３８回日本神経科学大会
Place of Presentation
神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
Year and Date
2015-07-28 – 2015-07-31
