光遺伝学的な軸索活動の観察と操作による持続的注意を司る神経回路動態の解明

通过光遗传学观察和轴突活动操纵来阐明控制持续注意力的神经回路动力学

• 批准号: 14J09497
• 负责人: 宮本 大祐
• 金额: $ 3.16万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J09497/
• 关键词: 睡眠・覚醒; 記憶; 軸索; 光遺伝学; 大脳皮質; 海馬; 感覚皮質; 運動皮質

覚醒時と睡眠時における長距離軸索投射を用いた大脳皮質の情報連絡についての研究を進めた。当研究をScience誌に前年度に投稿し、前年度から今年度にかけてリバイス実験及び解析を行い、受理された。リバイスにおいては、オンライン自動睡眠判定を用いた刺激の正確性や、断眠時におけるデルタ刺激による記憶の向上について確認した。床面認識課題の海馬依存性について検討するために、理化学研究所・脳科学総合研究センターMcHugh研究室と共同研究を行った。海馬の出力領域となるCA1領域からの出力を抑制するために、CaMKIIα-Creマウスの海馬にAAV-Flex-mCherry又はAAV-Flex-TeTX-mCherryを注入した。TeTX (テタヌストキシン) により軸索終末からの神経伝達物質放出を抑制できる。TeTXが機能しているかどうかをVAMP2の免疫染色により確認した。Subiculum領域におけるVAMP2の発現はAAV-Flex-TeTX-mCherryの注入により減少した。以上よりTeTXが海馬CA1領域からの出力を抑制することを確認した。そして、各種行動試験を用いて、海馬CA1領域からの出力の抑制が行動に与える影響を検討した。海馬CA1領域からの出力の抑制は海馬依存的である物体位置認識試験及び文脈依存的恐怖条件付け試験における成績を低下させたが、床面認識課題には影響を与えなかった。これらより、床面認識課題は海馬非依存的であると考えられる。また、プラスミドを用いて目的遺伝子をマウスに導入するために、理化学研究所脳科学総合研究センター下郡研及びウィスコンシン大学マディソン校よりインウテロエレクトロポレーションを習得した。

我们利用清醒和睡眠期间的长距离轴突投影对大脑皮层的信息通信进行了研究。我们去年向《Science》杂志提交了这项研究，从前年到今年进行了修改实验和分析，并被接受了。在Revise中，我们确认了使用在线自动睡眠判断的刺激的准确性以及睡眠剥夺期间Delta刺激对记忆的改善。为了检查地板识别任务的海马依赖性，我们与理化学研究所脑科学研究所的麦克休实验室进行了联合研究。为了抑制作为海马输出区域的CA1区域的输出，将AAV-Flex-mCherry或AAV-Flex-TeTX-mCherry注射到CaMKIIα-Cre小鼠的海马中。 TeTX（破伤风毒素）可以抑制轴突末梢释放神经递质。我们通过 VAMP2 免疫染色确认 TeTX 是否发挥作用。注射 AAV-Flex-TeTX-mCherry 后，下托区 VAMP2 的表达降低。综上所述，我们证实TeTX抑制海马CA1区的输出。通过各种行为测试，我们研究了抑制海马 CA1 区输出对行为的影响。抑制海马 CA1 区域的输出会降低海马依赖性物体位置识别测试和情境依赖性恐惧条件反射测试的表现，但对地板识别任务没有影响。这些结果表明地板识别任务是独立于海马的。另外，为了使用质粒将目标基因导入小鼠体内，我从RIKEN脑科学研究中心下郡实验室和威斯康星大学麦迪逊分校学习了体外电穿孔技术。

项目成果

触覚学習における体性感覚皮質-運動皮質間回路の役割

体感皮层-运动皮层回路在触觉学习中的作用

• 发表时间: 2014
• 作者: 宮本大祐

大脳皮質内トップダウン入力による触覚記憶固定化機序の探求

通过大脑皮层自上而下的输入探索触觉记忆巩固机制

• 发表时间: 2016
• 作者: 平井大地;宮本大祐;村山正宜
• 通讯作者: 村山正宜

徐波睡眠時の大脳皮質のトップダウン入力は触覚の再認記憶を固定化する日本神経科学会大会

慢波睡眠期间大脑皮层自上而下的输入巩固了触觉识别记忆 日本神经科学学会会议

• 发表时间: 2015
• 作者: 宮本大祐;犬束歩;鴨志田敦史;Roman Boehringer;小田川 摩耶;松木 則夫;Thomas J McHugh;山中 章弘;村山 正宜
• 通讯作者: 村山 正宜

ＮＲＥＭ睡眠時の皮質トップダウン入力による知覚記憶の固定化

NREM 睡眠期间皮质自上而下输入巩固知觉记忆

• 发表时间: 2016
• 作者: D. Miyamoto; D. Hirai; C. C. A. Fung; A. Inutsuka; M. Odagawa; R. Boehringer; C. Adaikkan; C. Matsubara; N. Matsuki; T. Fukai; T. J. McHugh; A. Yamanaka & M. Murayama
• 通讯作者: A. Yamanaka & M. Murayama

体性運動連合を用いる触覚記憶を評価する物体床面認識試験の開発

开发使用躯体运动关联评估触觉记忆的物体地板识别测试

• 发表时间: 2014
• 作者: 宮本大祐;犬束歩;鴨志田敦史;松木則夫;山中章弘;村山正宜
• 通讯作者: 村山正宜