2 光子活動イメージング法を用いた逆転学習を制御する回路メカニズムの解明

使用双光子活动成像方法阐明控制逆转学习的电路机制

• 批准号: 16H06728
• 负责人: 坂本 雅行
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-08-26 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06728/
• 关键词: カルシウムイメージング; 前頭前皮質; 2光子励起顕微鏡; 逆転学習; 神経科学; イメージング; カルシウムセンサー; 眼窩前頭皮質

前頭前皮質は、感覚情報に基づく行動の意思決定や認知的制御に関わっているが、それらを制御する回路ロジックについては未だ不明な点が多い。この問題を解決するためには、従来の電気生理学的手法のみでは困難なため、新たな視点からのアプローチが必要である。本研究計画では、所属する研究室で開発された新規カルシウムセンサーを用いて、多色カルシウムイメージング法の開発および逆転学習を制御する回路ロジックを明らかにすることを目指す。平成28年度は、異なる細胞種を同時にイメージングをおこなう方法を確立した。具体的には、異なる色のカルシウムセンサーを興奮性ニューロンと抑制性ニューロン、あるいは興奮性ニューロンとアストロサイトにそれぞれアデノ随伴ウイルスを用いて遺伝子導入し、同時多色カルシウムイメージングに成功した。また、ひとつの2光子励起光で異なる色のカルシウムセンサーを同時に効率良く励起可能なカルシウムセンサーと励起波長の組み合わせについて、培養細胞を用いて条件検討をおこなった。現在、生体イメージングへの適応に向けての条件検討をおこなっている。頭部固定下でおこなう前頭前皮質の機能を評価する行動課題についても着手しており、今後は行動課題とイメージングを同時におこなう実験系を確立することを目標としている。多色カルシウムイメージングのデータと行動解析の結果より、逆転学習を制御する前頭前皮質の回路メカニズムの解明を目指す。

基于感觉信息的前额叶皮层参与行为决策和认知控制，但是关于控制它们的电路逻辑仍然存在许多未知数。要解决这个问题，需要一种新的方法，因为很难仅使用常规的电生理技术。该研究计划旨在阐明使用实验室中开发的新型钙传感器来控制多色钙成像方法的开发和反向学习的电路逻辑。在2016年，建立了一种同时成像不同细胞类型的方法。具体而言，将不同颜色的钙传感器转移到兴奋性神经元和抑制​​性神经元中，或使用腺相关病毒的兴奋性神经元和星形胶质细胞，同时进行多色钙成像成功。此外，使用培养的细胞对条件进行了检查，以结合钙传感器和兴奋波长，这些波长可以同时使用一种两光子激发光同时激发不同颜色的钙传感器的不同颜色。目前，我们正在考虑适应生物成像的条件。我们还开始开始行为任务，以评估头部固定下前额叶皮层的功能，目标是建立一个可以同时执行行为任务和成像的实验系统。基于来自多色钙成像的数据和行为分析的结果，我们旨在阐明控制反转学习的前额叶皮层的电路机制。

项目成果

Two-photon imaging of spiking and subthreshold synaptic potential in vivo.

体内尖峰和阈下突触电位的双光子成像。

• 发表时间: 2016
• 作者: Sakamoto M;Bando Y;Pieribone V;Yuste R.
• 通讯作者: Yuste R.