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。

大规模神经电路由电路图案的组合组成，电路图案是基本的计算处理结构。各个电路基序由兴奋性和抑制性神经元组成，执行信息整合、分配、排序、增强和衰减。有人认为，小鼠大脑皮层的初级视觉皮层（V1）包含空间重叠的独立的、特定于投影的子网络。人们认为，通过组合各种子网络来构建执行并行分层信息处理的大规模视觉神经回路。尽管子网络是神经回路信息处理的重要基础，但在分析其体内结构和功能方面却进展甚微。因此，在本研究中，我们采用了狂犬病病毒追踪方法（单神经元网络标记法），从单个神经元开始，识别投射到特定高阶视觉皮层的单个神经元以及对该细胞的输入的目的。本研究的目的是阐明由突触前细胞群组成的目的地特定子网络的结构和信息处理机制。在对小鼠进行开颅手术之前进行内源信号光学成像并确定视觉皮层的区域结构后，我们将 3 个 AAV2-retro-CAG-tagBFP-FLAG 显微注射到较高视觉皮层 PM 投射的 V1 神经元的后内侧区域 (PM)。被逆行标记。在双光子显微镜下通过电穿孔将pEF1a-TVA950引入荧光标记的细胞中，并显微注射EnvA-RVΔG-DsRed以标记PM投射的V1单神经元网络。结果，观察到包含远程投射神经元的目标特异性神经回路结构。与 V1 中多样化的单神经元网络结构相比，具有有限投影目的地的单神经元网络更加一致，这表明 V1 内存在独特的投影特定电路基序。

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