マウス視覚野における投射特異的サブネットワークの構造および機能の解明

阐明小鼠视觉皮层投影特异性子网络的结构和功能

基本信息

批准号：
20J14709
负责人：
正木佑治
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大規模な神経回路は、基本的な演算処理構造である回路モチーフの組み合わせにより構成されている。個々の回路モチーフは興奮性神経細胞と抑制性神経細胞から構成されており、情報の統合、分配、選別、増強、減弱などを実行する。マウスの大脳皮質一次視覚野（V1）には、投射先特異的な独立したサブネットワークが空間的に重なり合って存在することが示唆されている。そして、様々なサブネットワークの組み合わせにより、並列階層的な情報処理を行う大規模な視覚神経回路が構成されていると考えられている。サブネットワークは神経回路の情報処理に重要な基盤であるにも関わらず、生体内における構造と機能の解析はほとんど進んでいない。そこで本研究では、単一神経細胞を起点とした狂犬病ウイルストレーシング法（単一神経細胞ネットワーク標識法）を用いて、特定の高次視覚野に投射する単一神経細胞と、その細胞へ入力するシナプス前細胞群からなる投射先特異的なサブネットワークの構造と情報処理機構を明らかにすることを目的とした。マウスの開頭手術前に内因性信号光学イメージングを行い、視覚野の領域構造を同定した後に、高次視覚野のposteromedial area（PM）にAAV2-retro-CAG-tagBFP-FLAG×3を微量注入しPM投射V1神経細胞を逆行性標識した。その蛍光標識した細胞に2光子顕微鏡下でpEF1a-TVA950をエレクトロポレーションにより導入し、EnvA-RVΔG-DsRedを微量注入し、PM投射V1単一神経細胞ネットワークを標識した。その結果、長距離投射神経細胞を組み込んだ投射先特異的な神経回路構造が観察された。投射先を限定した単一神経細胞ネットワークは、V1の多様性に富んだ単一神経細胞ネットワーク構造と比較してより均一であり、V1内に投射特異的な独自の回路モチーフが存在することが明らかとなった。

大规模的神经回路由电路图案组合组成，这些电路基序是基本的算术处理结构。单个电路图案由兴奋性和抑制性神经元组成，并进行信息整合，分布，分类，增强，衰减等。已经提出，投影特定的独立子网在小鼠的一级视觉皮层（V1）上是空间重叠的。据认为，通过组合各种子网络形成了执行平行分层信息处理的大规模视觉神经回路。尽管子网是对神经回路处理的重要基础，但在体内的结构和功能分析方面几乎没有进展。因此，本研究旨在阐明预测目的地特异性子网的结构和信息处理机制，这些子网组成，该工作由使用单个神经元的单个神经元开始，这些神经元投影到特定的高阶视觉皮层和突触前细胞组输入到细胞中，并使用狂犬病病毒捕捉（单个神经网络标记）输入。内源信号光学成像在小鼠进行裂开裂手术之前进行后，鉴定了视觉皮层的区域结构，并将显微注射的AAV2-RETRO-CAG-TAGBFP-FLAG×3注入了较高的Visual Cortex的后层（PM）中，以逆转到较高的Visual Corgradely PM摄影PM摄影v1 neurons neurons neurons neurontect。将荧光标记的细胞用PEF1A-TVA950在两光子显微镜下电穿孔，并用Enva-RVΔG-DSRED微注射，以标记PM-PRODEC的V1单神经元网络。结果，观察到了结合远程投影神经元的投影仪特异性神经回路结构。与V1的多样化的单神经网络结构相比，有限点的单神经元网络更均匀，并且发现V1中存在一个独特的投影特异性电路基序。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Temporally multiplexed dual-plane imaging of neural activity with four-dimensional precision

具有四维精度的神经活动的时间复用双平面成像

DOI：
10.1016/j.neures.2021.02.001
发表时间：
2021
期刊：
Neuroscience Research
影响因子：
2.9
作者：
Onda Masanari;Takeuchi Ryosuke F.;Isobe Keisuke;Suzuki Toshiaki;Masaki Yuji;Morimoto Nao;Osakada Fumitaka
通讯作者：
Osakada Fumitaka

Monosynaptic rabies virus tracing from projection-targeted single neurons