神経回路創出により解明する高度な運動学習の神経基盤

通过创建神经回路阐明高级运动学习的神经基础

• 批准号: 22H02940
• 负责人: 正水 芳人
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Doshisha University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02940/
• 关键词: in vivo カルシウムイメージング; 運動学習; ドーパミン

本研究の目的は、ドーパミンによる可塑性誘導機構を利用することによって運動学習を促進することができるかどうかを明らかにすることである。この研究目的を達成するために本年度は、げっ歯類・マウス胎仔のどの日齢、どの領域からサンプリングすることによって、より多くのドーパミン作動性神経細胞が含まれた神経細胞塊を作製することができるかどうかを検討した。具体的には、初代培養を行い作製した神経細胞塊をパラホルムアルデヒド固定後、チロシン水酸化酵素で免疫染色を行うことによって検討した。次に作製したドーパミン作動性神経細胞塊にチャネルロドプシンを発現させ、光刺激を行った際にドーパミンが放出されるかどうかを確認するための系の立ち上げをおこなった。具体的には、蛍光ドーパミンセンサー（ドーパミンが結合すると立体構造が変化し励起光によって緑色の蛍光を発するようになる）を発現させた大脳皮質由来の神経細胞に様々な濃度のドーパミン塩酸塩を投与し、どの程度、蛍光輝度が上昇するかどうかを顕微鏡下で観察した。さらにドーパミン作動性神経細胞塊を脳に移植する系を確立した。今後、チャネルロドプシンを遺伝子導入したドーパミン作動性神経細胞塊を大脳皮質へ移植し光刺激を行うことによって、ドーパミン作動性神経細胞塊からドーパミンが放出されるかどうかを確認する。具体的には、大脳皮質に蛍光ドーパミンセンサーを発現させ、高速で広視野のin vivoイメージングが可能なマクロズーム・多点走査型共焦点顕微鏡を用いて確認する予定である。

本研究的目的是阐明是否可以利用多巴胺诱导的可塑性诱导机制来促进运动学习。为了实现这一研究目标，今年我们将能够通过从任何年龄和任何区域的啮齿动物/小鼠胎儿中取样来创建包含更多多巴胺能神经元的神经元簇。具体而言，将原代培养制备的神经元簇用多聚甲醛固定，然后用酪氨酸羟化酶进行免疫染色。接下来，我们建立了一个系统，在我们创建的多巴胺能神经元簇中表达通道视紫红质，并确认在光刺激时是否释放多巴胺。具体而言，将不同浓度的盐酸多巴胺给予来自表达荧光多巴胺传感器的大脑皮层的神经元（当多巴胺结合时，其构象发生变化，并在激发光激发时发出绿色荧光），然后我们在显微镜下观察了如何进行。荧光亮度增加很多。此外，我们建立了将多巴胺能神经元簇移植到大脑中的系统。未来，通过将含有通道视紫红质基因的多巴胺能神经元簇移植到大脑皮层并对其进行光刺激，我们将确认多巴胺能神经元簇是否释放多巴胺。具体来说，我们计划在大脑皮层中表达荧光多巴胺传感器，并使用能够进行高速、宽视场体内成像的宏观变焦、多点扫描共焦显微镜来确认这一点。

项目成果

Technical development to construct novel neural circuits in the brain

在大脑中构建新型神经回路的技术发展

• 发表时间: 2022
• 作者: Polyakova Z;Iwase M;Hashimoto R;Yoshida M.;正水 芳人;Masatoshi Yoshida;Hiroshi Matsui;Yoshito Masamizu
• 通讯作者: Yoshito Masamizu

神経回路を創出するための基盤技術開発

开发创建神经回路的基础技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Polyakova Z;Iwase M;Hashimoto R;Yoshida M.;正水 芳人
• 通讯作者: 正水 芳人