光遺伝学による大脳皮質の情報処理機構の解明

利用光遗传学阐明大脑皮层的信息处理机制

• 批准号: 19H01006
• 负责人: 大木 研一
• 金额: $ 29.12万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01006/
• 关键词: 視覚野; イメージング; 光遺伝学; 神経回路; 情報処理

スパインイメージングによって、個々のスパインにどのような情報が入力するかを計測し、それが細胞体の活動電位とどのように関係するかを調べる方法を開発した。GCaMP6sをcre-loxPを用いて、ごく少数の神経細胞だけに発現させ、その細胞のスパインの２光子カルシウムイメージングを行いながら、動物に様々な視覚刺激を提示した。スパインのカルシウム流入は、主にNMDA受容体に依存し、シナプス前部からグルタミン放出があったときに発生するので、スパインイメージングにより、どのような視覚刺激を提示したときに、個々のシナプスからの入力が入るのか調べることができる。従って、シナプス後の細胞に入力を送るシナプス前の細胞の活動を見なくても、シナプス後部のスパインの活動としてシナプス入力を調べることができる。このようにスパインのカルシウムイメージングを行ってから、細胞体でも２光子カルシウムイメージングを行えば、ある細胞にどのような情報が入力し、どのような情報が出力するのかを調べることが可能である。この時、細胞体で活動電位が発生すると、活動電位は樹状突起へ逆伝播し、電位依存性のカルシウムチャンネルを開口する。これにより発生するカルシウム流入は、スパインのNMDA受容体からの流入量を凌駕し、シナプス入力のシグナルをマスクしてしまう。この問題を解決するため、光遺伝学により活動電位の逆伝播を停止させながら、スパインの２光子カルシウムイメージングを行う方法を開発した。光照射により神経活動を抑制する方法は、抑制型チャネルロドプシンの登場以来多く使われてきたが、イメージングとの組み合わせは難しく、光で抑制しながら光でイメージングをすることは行われてこなかった。この問題に対処するため、ステップ関数型の抑制型チャネルロドプシンを用いて、一過性の光照射で細胞体を不活性化し、その間にスパインイメージングを行った。

A method for measuring and adjusting the relationship between cell body activity potential and cell body activity potential has been developed. GCaMP6s cre-loxP is used, a small number of neurons are detected, and all cells are detected by 2-photon emission system. Animals are also detected by visual stimulation. In addition, the NMDA receptor is dependent on the presence of the NMDA receptor and the presence of the NMDA receptor is dependent on the presence of the NMDA receptor and the presence of the NMDA receptor. The activity of the cells before and after the formation of the cells is regulated by the force of the cells after formation. The information in the cell can be adjusted by the input force and output force. The time, the activity potential of the cell body, the activity potential of the dendrites, and the potential-dependent activity potential of the cell body are all open. The inflow of NMDA receptors is greater than the inflow of NMDA receptors, and the inflow of NMDA receptors is greater than the inflow of NMDA receptors This problem can be solved by optical technology, which can be used to detect the reverse propagation of active potential. The method of light irradiation and inhibition of mental activity has been widely used since the appearance of light irradiation and inhibition. This problem is related to the number of inhibition of cell growth, transient light irradiation of the cell body inactivation, and intermittent cell growth.