記憶想起のトップダウン信号 : 新開発MRI分子プローブによる起源の同定と機能の解明

自上而下的记忆回忆信号：使用新开发的 MRI 分子探针识别起源并阐明功能

• 批准号: 09J01438
• 负责人: 田村 啓太
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J01438/
• 关键词: 光遺伝学; サル; MRI; 電気生理学; 神経回路; 可視化; 制御; 神経活動; 脳機能; イメージング

本研究では、脳の特定部位の神経活動を人為的に制御した際に他の脳部位の神経活動に現れる影響を観察することでその部位間の機能的関係を明らかにし、全脳的な機能的相互作用に基づく記憶想起のメカニズムを解明することを目指している。2011年度は、神経活動を高速かつ可逆的に制御できる光遺伝学的手法のサルの脳への適用に取り組んだ。まず試験的にラット小脳へこの手法を適用することで血液循環機能を双方向性に高い時間分解能で光制御出来ることに成功し、動物個体レベルでの光制御のための条件を検討することができた。サル脳深部の標的部位にウイルスベクターを注入し遺伝子導入するために、小型脳定位精密注入システムを開発した。また、昨年度ラット用として開発を始めた低侵襲性オプトロードをサル脳深部用へと発展させ、より高効率な光入出力が可能な新型に改良した。これらを総合的に動員した結果、サル脳の標的部位に光遺伝学的遺伝子を導入し、蛍光測定により動物生存中に遺伝子発現をモニタリングしながら、神経活動を光制御することを実現した。さらに、MRIで生理機能を解析するための手法として細胞内部に導入可能なMRI分子プローブの開発を進め、蛍光撮影とMRI撮像によるin vivo dual modality molecular imagingにより、マウス生体内において分子プローブの時空間動態を可視化することにも成功した。このように、本年度は、脳機能の制御および観察のための複合的手法を整え、サルを用いて記憶想起神経回路の動作原理の解明を目指す上で必要なステップを着実に進めることができた。これらは異なる研究目的にも応用可能な基幹的な研究成果であり、学会および論文にて発表した(第13項参照)。

The present study examines the effects of artificial control on the activity of specific parts of the brain and on the activity of other parts of the brain. In 2011, the application of high-speed and reversible control of neurological activities was organized according to the methods of optical science. This paper discusses the conditions for the control of light in individual animals by means of bi-directional time decomposition of blood circulation function. The deep part of the target site is located in the center of the injection site. For example, in the past year, the development of new technologies has been possible with low invasiveness, high efficiency, and high light penetration. The results of this study include the introduction of optical genetic information into the target site, the detection of optical genetic information in animal survival, and the detection of optical genetic information in the control of mental activity. The method of analyzing physiological function of MRI and MRI is successful in introducing the possibility of MRI molecular membrane development into the interior of cells, imaging and MRI imaging in vivo dual modality molecular imaging, and visualizing the temporal and spatial dynamics of molecular membrane in vivo. This year, the function of the control and inspection of the composite method, the use of memory to remember the principle of action of the brain circuit, the purpose of the study, the need for progress. The purpose of this study is to use the research results of the possible core (see Item 13).

项目成果

同時微小電気刺激・機能的磁気共鳴画像法による麻酔下マカクサル一次体性感覚野の機能的結合解析

使用同步微电刺激和功能磁共振成像对麻醉猕猴初级体感皮层进行功能连接分析

• 发表时间: 2010
• 作者: 松井鉄平;小谷野賢治;田村啓太;渡辺朋美;竹内大吾;足立雄哉;長田貴宏;宮下保司
• 通讯作者: 宮下保司

Direct Comparison of Spontaneous Functional Connectivity and Effective Connectivity Measured by Intracortical Microstimulation: An fMRI Study in Macaque Monkeys

• DOI: 10.1093/cercor/bhr019
• 发表时间: 2011-10-01
• 期刊: CEREBRAL CORTEX
• 影响因子: 3.7
• 作者: Matsui, Teppei;Tamura, Keita;Miyashita, Yasushi
• 通讯作者: Miyashita, Yasushi

Reversal of interlaminar singal flow between sensory and mnemonic processing in monkey temporal cortex

猴颞叶皮层感觉和记忆处理之间层间信号流的逆转

• 发表时间: 2011
• 作者: Takeuchi D;Hirabayashi T;Tamura K;Miyashita Y
• 通讯作者: Miyashita Y

Effective connectivity in the somatosensory system of macaque monkeys revealed by simulatenous electrical microstimulation and functional magnetic resonance imaging.

通过模拟电微刺激和功能磁共振成像揭示猕猴体感系统的有效连接。

• 发表时间: 2010
• 作者: Teppei Matsui;et al.
• 通讯作者: et al.

A new glass-coated tungsten optrode enclosing multiple optic fibers for fluorescence measurement, optogenetic photo-stimulation, and single-unit recording in deep brain regions

一种新型玻璃涂层钨光极，包含多个光纤，用于大脑深部区域的荧光测量、光遗传学光刺激和单单元记录

• DOI: 10.1016/j.neures.2011.07.1354
• 发表时间: 2011
• 期刊: Neuroscience Research
• 影响因子: 2.9
• 作者: Keita Tamura;Yohei Ohashi;Tadashi Tsubota;Daigo Takeuchi;Toshiyuki Hirabayashi;Masae Yaguchi;Ningqun Wang;Yasushi Miyashita
• 通讯作者: Yasushi Miyashita