スパインCa2+イメージングを用いた顔選択性細胞のシナプスレベルの機能構築の解明

使用脊柱 Ca2+ 成像阐明突触水平的面部选择性细胞的功能结构

基本信息

批准号：
20J12796
负责人：
橋本昂之
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はカルシウムイメージングを用いてマーモセット大脳皮質の顔応答領野を同定し、顔選択性細胞の樹状突起から2光子記録を行うことを目的とする。本年度は昨年度マーモセットのMT/MST野で確立したカルシウムイメージング法を側頭皮質に適用し、顔応答領野からの記録実験を行った。イメージング実験の準備として、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を下側頭皮質の十数か所にインジェクションし、1 cm以上の広い範囲にGCaMP6sを均一に導入した。次に、顔応答領野の位置を同定するために一光子広域カルシウムイメージングを行った。視覚刺激として顔、身体パーツ、物体の3つのカテゴリー属する画像をそれぞれ数十枚用意し、各カテゴリーに特異的に応答する皮質領域を調べた。その結果、上側頭溝の前側と後ろ側に顔画像を提示したときに強い応答を示す直径1 mm程度の領域を同定した（顔応答領野）。また、その近くには身体パーツや物体画像に対して強く応答する領域が観察された。次に、2光子カルシウムイメージングを用いて、顔応答領野付近の神経細胞集団の応答特性を調べた。その結果、顔画像に特異的に応答する細胞、身体パーツに特異的に応答する細胞、物体画像に特異的に応答する細胞がそれぞれ観察された。また、顔画像に応答する細胞の中には、特定の顔の向きに選択性を持つ細胞や、鏡面対称な顔画像セットに選択性を持つ細胞が観察された。この結果は旧世界ザルであるマカクザルの電気生理学を用いた先行研究の結果(Freiwald and Tsao, 2010)と似ており、新世界ザルであるマーモセットの脳にもマカクザルと同様の顔情報処理回路が実装されている可能性が示唆された。最後に、高倍率の2光子イメージングを用いて、下側頭皮質の単一神経細胞の樹状突起イメージングを行った。その結果スパインを含む樹状突起でカルシウムシグナルを観察することに成功した。

这项研究旨在使用钙成像来鉴定摩尔莫斯特大脑皮层的面部反应区域，并从面部选择性细胞的树突中进行两光子记录。今年，去年在Marmoset的MT/MST区域中建立的钙成像方法应用于颞皮层，并从面部响应区域进行了记录的实验。为了准备成像实验，将与腺相关的病毒载体（AAV）注入下颞皮层中的十几个位置，GCAMP6在1 cm或更多的宽面积上均匀地引入。然后进行单光子宽面积成像，以识别面部反应场的位置。以视觉刺激制备了数十种属于三类面部，身体部位和物体的图像，并检查了对每个类别反应的皮质区域。结果，发现直径约为1 mm的面积，该面积在颞上沟的前部和后侧（面部响应区域）（面部响应区域）时显示出强烈的响应。此外，在附近观察到一个对身体部位和物体图像的强烈反应的区域。接下来，使用两光子钙成像来研究面部反应场附近神经元种群的反应特征。结果，专门响应面部图像的细胞，专门响应身体部位的细胞以及特异性响应对象图像的细胞。此外，在对面部图像响应的细胞中，对特定面部取向具有选择性的细胞以及对镜像对称面部图像集具有选择性的细胞。该结果类似于使用猕猴的电生理学的先前研究结果（Freiwald和Tsao，2010年），这表明Marmosets的大脑是一种新世界猴子，可能具有与猕猴相似的面部信息处理电路。最后，使用高放大倍数2光子成像进行下颞皮层中单神经元的树突成像。结果，我们成功地观察了含有棘突的树突中的钙信号。