Neural Circuit Genetics of the Claustrum

屏状体的神经回路遗传学

基本信息

批准号：
21H04788
负责人：
吉原良浩
金额：
$ 26.71万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

前障（Claustrum）は哺乳類の大脳皮質の内側に位置する薄いシート状の構造であるが、その機能や詳細な神経接続についてはほとんど解明されていない未踏の脳領域である。晩年のFrancis Crickが『意識』に相関した脳活動の考察において、前障が意識を司る脳部位であるという大胆な仮説を提唱した。しかしながら前障の複雑かつ不規則な構造、さらにはマーカー分子・有用遺伝子ツールの欠如などが障壁となり、この興味深い仮説の実験的検証には未だ至っていない。私たちは、前障ニューロン特異的にDNA組換え酵素Creを発現するトランスジェニックマウス系統（Cla-Cre#1マウス）を用いて、前障が大脳皮質の徐波活動を制御することを見出した（Nat. Neurosci. 2020）。本研究では新たに樹立したマウス系統（Cla-Cre#2、Cla-tTA）を加えて、光/化学遺伝学・生理学・行動学・解剖学など多様な実験手法を統合的に組み合わせ、Crickの仮説の検証とともに未知の脳領域である前障の機能解明に挑戦する。2022年度においては、Cla-Cre#1マウスを用いて、AAVretroを用いた逆行性かつCre依存的なTVA/RG発現システムと、改変型狂犬病ウイルスを用いた経シナプス性入力ニューロン標識システムを融合させたTRIO法を駆使して、前障のCre陽性ニューロンへの入力細胞と出力脳領域の蛍光可視化による神経解剖学的解析を行った。その結果、Cre陽性前障ニューロンへの入力細胞と、Cre陽性前障ニューロンの出力脳領域の関係は、ランダムではなく、厳密なルールが存在することを見出した。

屏状核是位于哺乳动物大脑皮层内部的薄片状结构，但它是一个未经探索的大脑区域，其功能和详细的神经连接在很大程度上是未知的。弗朗西斯·克里克晚年在讨论与“意识”相关的大脑活动时，提出了屏状核是大脑中控制意识的部分的大胆假设。然而，屏状体复杂且不规则的结构，以及缺乏标记分子和有用的遗传工具都是障碍，这一有趣的假设尚未得到实验验证。使用在屏状核神经元中特异性表达 DNA 重组酶 Cre 的转基因小鼠品系（Cla-Cre#1 小鼠），我们发现屏状核控制大脑皮层的慢波活动（Nat. Neurosci. 2020）。在这项研究中，我们添加了新建立的小鼠品系（Cla-Cre#2、Cla-tTA），并整合了光/化学遗传学、生理学、行为学和解剖学等各种实验方法来验证克里克的假设，我们将尝试阐明屏状核的功能，屏状核是一个未知的大脑区域。 2022 年，我们将使用 Cla-Cre#1 小鼠，将使用 AAVretro 的逆行且 Cre 依赖性 TVA/RG 表达系统与使用改良狂犬病病毒的跨突触输入神经元标记系统相结合，使用 TRIO 方法进行神经解剖学分析。使用屏状核中 Cre 阳性神经元的输入细胞和输出脑区域的荧光可视化。结果，我们发现Cre阳性屏状核神经元的输入细胞和Cre阳性屏状核神经元的输出脑区之间的关系不是随机的而是有严格的规则的。