大脳皮質神経回路における機能単位の発生的基盤：二光子励起法と分子遺伝学による研究

本研究では、分子遺伝学的な手法と二光子励起法によるin vivoイメージングを用いて解析し、個々の神経細胞の機能的特徴と神経回路構造との関係を明らかにすることを目標とした。昨年度の研究では、新しく開発されたカルシウム感受性タンパク質GCaMPを使用し、マウスの一次視覚野において異なる高次視覚野に投射をする神経細胞の活動を軸索末端のカルシウム応答を観察することにより解析し一次視覚野神経細胞と皮質皮質間神経回路の関係を明らかにした。本年度は更に、GCaMP3をCre-loxPシステムにより興奮性の神経細胞特異的に発現するマウスを用いて、一次視覚野、高次視覚野を含む大脳皮質のほぼ全域から自発的および刺激誘発的カルシウム応答を記録することが可能であることを見出した。この手法により、ヒトを被験者としたfMRI研究で示唆されてきた大域的神経回路構造が、神経活動を反映しているものであるとの証拠を得た。このように、本研究では主にマウスにおける実験により、本研究のテーマとしていた分子遺伝学的手法により神経細胞の機能と神経回路構造との関係を明らかにする試みに成功した。今後は、マウスの実験で培った来たGCAMPを用いたイメージング手法をネコやマーモセットなどの高等哺乳類における実験に適用することで、機能カラムの有無と局所・大域的神経回路との関係を明らかにしたいと考えている。

本研究では、分子遺伝学的な手法と二光子励起法によるin vivoイメージングを用いて解析し、個々の神経細胞の機能的特徴と神経回路構造との関係を明らかにすることを目標とした。昨年度の研究では、新しく開発されたカルシウム感受性タンパク質GCaMPを使用し、マウスの一次視覚野において異なる高次視覚野に投射をする神経細胞の活動を軸索末端のカルシウム応答を観察することにより解析し一次視覚野神経細胞と皮質皮質間神経回路の関係を明らかにした。本年度は更に、GCaMP3をCre-loxPシステムにより興奮性の神経細胞特異的に発現するマウスを用いて、一次視覚野、高次視覚野を含む大脳皮質のほぼ全域から自発的および刺激誘発的カルシウム応答を記録することが可能であることを見出した。この手法により、ヒトを被験者としたfMRI研究で示唆されてきた大域的神経回路構造が、神経活動を反映しているものであるとの証拠を得た。このように、本研究では主にマウスにおける実験により、本研究のテーマとしていた分子遺伝学的手法により神経細胞の機能と神経回路構造との関係を明らかにする試みに成功した。今後は、マウスの実験で培った来たGCAMPを用いたイメージング手法をネコやマーモセットなどの高等哺乳類における実験に適用することで、機能カラムの有無と局所・大域的神経回路との関係を明らかにしたいと考えている。