光遺伝学を用いた単一細胞オペラント条件付けを実現する内的ループ回路の解明

阐明利用光遗传学实现单细胞操作调节的内部回路

• 批准号: 25893287
• 负责人: 平 理一郎
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: National Institute for Basic Biology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-08-30 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25893287/
• 关键词: 2光子イメージング

BCI(Brain computer interface)あるいはBMI(Brain machine interface)を用いると、被験者は自分の脳活動によってPCのカーソルやロボットアームを自由自在に動かすことができる。このように自己の身体ではない外部機器を意のままに操ることができる脳神経活動のメカニズムには不明な点が多い。このメカニズムは様々な精神・認知・運動機能疾患の病態生理を知る上でも重要であると同時にメカニズムの理解は治療法の開発に直接つながる可能性がある。本年度我々は、げっ歯類に対するin vivo2光子カルシウムイメージングによって記録した神経活動をリアルタイムに解析することにより、BCI/BMIのもっともシンプルな例である単一細胞オペラント条件付けをセットアップし、実行した。あらかじめレバー引き課題を習得したマウスを用いることによって即座に単一細胞オペラント条件付けを高効率に実現することができた。マウスは課題開始後15分の間に目的の単一細胞活動を特異的に上昇することができた。2光子イメージングを用いることの利点は多数の神経細胞の空間情報を同時に取得できることである。このため、ターゲットした神経細胞の空間的近傍に位置する神経細胞とそれ以外の神経細胞で活動を比較した。空間的近傍に存在する神経細胞はターゲットした神経細胞の活動との相関は高かったにも関わらず、条件付けはその他の細胞と同程度であった。

BCI(Brain computer interface) is used to control BMI(Brain machine interface), and BCI is used to control the activity of the PC. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone else. The importance of understanding the pathophysiology of mental, cognitive and motor disorders and the possibility of understanding the development of treatments directly. This year, we will report on the activities of the brain in vivo2-photon cluster analysis, BCI/BMI cluster analysis and cell cluster analysis. The problem is to learn how to use it, and how to use it in order to achieve high efficiency. 15 minutes after the start of the project, the target cell activity increased significantly. 2. Photon information is obtained simultaneously from most neurons. The spatial proximity of the neuron and the activity of the neuron outside the neuron are compared. The spatial proximity of neurons is related to the activity of neurons and conditions of other cells.

项目成果

Next-generation transgenic mice for optogenetic analysis of neural circuits.

• DOI: 10.3389/fncir.2013.00160
• 发表时间: 2013
• 期刊: Frontiers in neural circuits
• 影响因子: 3.5
• 作者: Asrican B;Augustine GJ;Berglund K;Chen S;Chow N;Deisseroth K;Feng G;Gloss B;Hira R;Hoffmann C;Kasai H;Katarya M;Kim J;Kudolo J;Lee LM;Lo SQ;Mancuso J;Matsuzaki M;Nakajima R;Qiu L;Tan G;Tang Y;Ting JT;Tsuda S;Wen L;Zhang X;Zhao S
• 通讯作者: Zhao S

Reward-timing dependent bidirectional modulation of spontaneous activity during single-cell operant conditioning with two-photon calcium imaging

双光子钙成像单细胞操作调节过程中自发活动的奖励时间依赖性双向调节

• 作者: R. Hira;F. Ohkubo;Y. Masamizu;M. Ohkura;J. Nakai;T. Okada;M. Matsuzaki
• 通讯作者: M. Matsuzaki

Operant conditioning of single-neurons in mouse motor cortex by two-photon calcium imaging

双光子钙成像对小鼠运动皮层单神经元的操作调节

• 发表时间: 2013
• 作者: Hira R;Ohkubo F;Masamizu Y;Ohkura M;Nakai J;Okada T;Matsuzaki M
• 通讯作者: Matsuzaki M