広域機能イメージングと投影光遺伝学による大域的神経活動の因果的分析

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今年度は光感受性チャネルタンパクの発現最適化，カルシウムイメージングデータの信号処理法の最適化，電気生理学的手法による活動操作の validation のための準備，行動評価系の最適化などを行った．まず，大脳皮質の光遺伝学にしようするチャネルタンパクの発現を誘導するためのウイルスベクター条件について最適化を行った．複数種類のAAV-PHP.eBベクターをカクテルすることで，単一野生型マウス個体の大脳皮質においてGCaMPとChRmine を広く発現させることに成功した．また，ノイズを多分に含む広域カルシウムイメージングデータから，神経活動に関連性が低い成分を除くアルゴリズムを実装し，アーティファクトを除去することに成功している．大脳皮質の広範囲を高解像度で観察可能にする観察窓の手術法についても確立し，二光子顕微鏡による細胞レベルでの観察が可能なこと，上記信号処理法により血管由来アーティファクトを軽減できることも確認した．投影光遺伝学法では，投影光により実際に神経活動が誘発されたかどうかをカルシウムイメージング法だけでなく，細胞外電位記録法による validation を計画している．今年度はシリコンプローブを用いて覚醒下，ヴァーチャルリアリティ内で行動中のマウスから高精度で活動電位および Local Field Potential を記録できる手法の確立に成功しており，今後投影光との組み合わせて投影光遺伝学法の評価を行う予定である．また，蛍光観察・電気生理学的手法による神経活動記録，光刺激，行動観察をすべて同時に行うシステムとして次年度の学会報告および学術誌への発表を目指す．