局所的ゲノム編集とウイルストレーシング法を用いた細胞種特異的な視覚情報処理の解明

使用局部基因组编辑和病毒追踪方法阐明细胞类型特异性视觉信息处理

• 批准号: 19J14434
• 负责人: 沖川 沙佑美
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14434/
• 关键词: マウス視覚系; ウイルストレーシング; 外側膝状体背側核 core領域

網膜から脳への情報伝達を担う神経節細胞 (RGCs) は、40種以上のサブタイプが存在し、各々異なる機能を担う。視覚認知を担うイメージ形成では、RGCsが生み出す情報は視床の外側膝状体背側核（dLGN）を経由し、大脳皮質一次視覚野（V1）の第1層あるいは第4層に送られる。加えて生理機能を担う非イメージ形成では、内因性光感受性RGCs (ipRGCs) が関与し、サブタイプ特異的に投射先が異なる。概日リズムに関わるipRGCsは視交叉上核や膝状体間葉 (IGL) へ、瞳孔反射に関わるipRGCsはオリーブ視蓋前域や外側膝状体腹側核 (vLGN) へ投射する。多様なRGCsを起点とした並列階層的な回路構造、またこれらが生み出す視覚情報の分離・抽出に関しては多くの研究がなされてきた。しかし、網膜からV1への情報伝達を経由するdGLN core領域において、視覚情報とそれ以外の様々なモダリティがどのように統合されるかは明らかでない。そこで我々は、dGLN core領域における情統合機構を解剖学的に明らかにするため、2種のウイルスベクターを駆使することで神経回路構造を細胞種レベルで解析した。その結果、dLGN core 領域特異的に入力する細胞群の標識および細胞種の同定に成功した。dLGN core領域の興奮性relay細胞への入力は、RGCsやV1第6層細胞からだけではなく、感覚機能や運動情報との統合を担う上丘の上層および中間層、非イメージ形成に関与するvLGNやIGL、視蓋前核からの入力が存在することが明らかとなった。本解剖学的研究より、視覚系初期段階のdLGN core領域は、視覚情報伝達を単に経由するだけではなく、イメージ形成と非イメージ形成視覚情報や、運動情報との連関シグナル、注意シグナルなどを含むマルチモーダルな情報を統合する役割を持つことが示唆された。

有40多个亚型的神经节细胞（RGC），这些细胞负责将信息从视网膜传输到大脑，每个信息都带有不同的功能。在负责视觉感知的成像中，RGC产生的信息是通过丘脑的侧向遗传背核（DLGN）传递的，并进入了大脑皮质的一级视觉皮质的第一或第四层（V1）。另外，负责生理功能的非成像涉及内源性光敏RGC（IPRGC），而投影目的地专门针对亚型。参与昼夜节律核的IPRGC涉及到核上核和植物间充质（IGL），而IPRGC参与章鱼和腹侧基因核（VLGN）的橄榄前区域的IPRGC。关于以各种RGC以及这些产生的视觉信息的分离和提取，对平行层次回路结构进行了许多研究。但是，尚不清楚如何通过从视网膜到V1的信息传输将视觉信息和其他各种方式集成到DGLN核心区域中。因此，我们通过使用两个病毒载体在解剖学上阐明在DGLN核心区域中掺入的机理，分析了细胞类型水平的神经回路结构。结果，我们能够成功地标记和识别专门输入DLGN Core区域的细胞类型。已经揭示了DLGN核心区域中兴奋性继电器细胞的输入不仅是从RGC和V1层6细胞中发现的，而且还来自上丘的上层和中层，这些胶囊的上层和中层负责与感觉函数和运动信息和运动信息集成，VLGN和VLGN，VLGN和IgL，涉及非象征和保护核的VLGN和IGL。这项解剖学研究表明，视觉系统早期的DLGN核心区域不仅通过视觉信息传输，而且还具有整合多模式信息的作用，包括图像形成和非图像形成的视觉信息，链接信号与运动信息，注意力信号，注意力信号，等等等。

项目成果

Dissection of corticothalamic feedback pathways in the mouse visual system by in vivo genome editing and viral tracing system

通过体内基因组编辑和病毒追踪系统剖析小鼠视觉系统中的皮质丘脑反馈通路

• 发表时间: 2019
• 作者: Okigawa;S.;Morimoto;N.;Osakada;F.
• 通讯作者: F.