広域機能イメージングと投影光遺伝学による大域的神経活動の因果的分析

使用广域功能成像和投影光遗传学对全局神经活动进行因果分析

基本信息

批准号：
22K15620
负责人：
竹内遼介
金额：
$ 3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度は光感受性チャネルタンパクの発現最適化，カルシウムイメージングデータの信号処理法の最適化，電気生理学的手法による活動操作の validation のための準備，行動評価系の最適化などを行った．まず，大脳皮質の光遺伝学にしようするチャネルタンパクの発現を誘導するためのウイルスベクター条件について最適化を行った．複数種類のAAV-PHP.eBベクターをカクテルすることで，単一野生型マウス個体の大脳皮質においてGCaMPとChRmine を広く発現させることに成功した．また，ノイズを多分に含む広域カルシウムイメージングデータから，神経活動に関連性が低い成分を除くアルゴリズムを実装し，アーティファクトを除去することに成功している．大脳皮質の広範囲を高解像度で観察可能にする観察窓の手術法についても確立し，二光子顕微鏡による細胞レベルでの観察が可能なこと，上記信号処理法により血管由来アーティファクトを軽減できることも確認した．投影光遺伝学法では，投影光により実際に神経活動が誘発されたかどうかをカルシウムイメージング法だけでなく，細胞外電位記録法による validation を計画している．今年度はシリコンプローブを用いて覚醒下，ヴァーチャルリアリティ内で行動中のマウスから高精度で活動電位および Local Field Potential を記録できる手法の確立に成功しており，今後投影光との組み合わせて投影光遺伝学法の評価を行う予定である．また，蛍光観察・電気生理学的手法による神経活動記録，光刺激，行動観察をすべて同時に行うシステムとして次年度の学会報告および学術誌への発表を目指す．

今年，我们优化了光敏通道蛋白的表达，优化了钙成像数据的信号处理方法，为使用电生理方法验证活动操纵做好了准备，并优化了行为评估体系。首先，我们优化了病毒载体条件，以诱导用于大脑皮层光遗传学的通道蛋白的表达。通过混合多种类型的 AAV-PHP.eB 载体，我们成功地在单个野生型小鼠的大脑皮层中广泛表达 GCaMP 和 ChRmine。此外，我们还成功实现了一种算法，可以从包含大量噪声的广域钙成像数据中去除与神经活动不太相关的成分，并成功去除伪影。我们还建立了能够对大脑皮层大范围进行高分辨率观察的观察窗手术方法，并确认可以使用双光子显微镜在细胞水平上进行观察，并且确认了信号处理方法上述可以减少血管源性伪影．．对于投影光遗传学方法，我们计划不仅使用钙成像，还使用细胞外电位记录来验证神经活动是否确实是由投影光诱导的。今年，我们成功建立了一种方法，可以使用硅探针在虚拟现实中高精度记录清醒、活跃的小鼠的动作电位和局部场电位。我们计划评估遗传学方法。我们还计划明年在会议报告和学术期刊中展示该系统，作为使用荧光观察和电生理技术、光刺激和行为观察同时记录神经活动的系统。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Modeling the marmoset brain using embryonic stem cell-derived cerebral assembloids

使用胚胎干细胞衍生的大脑组合体模拟狨猴大脑

DOI：
10.1016/j.bbrc.2023.03.019
发表时间：
2023
期刊：
Biochemical and Biophysical Research Communications
影响因子：
3.1
作者：
Tomoki Kodera;Ryosuke F. Takeuchi;Sara Takahashi;Keiichiro Suzuki;Hidetoshi Kassai;Atsu Aiba;Seiji Shiozawa;Hideyuki Okano;Fumitaka Osakada
通讯作者：
Fumitaka Osakada