全脳神経活動可視化と光遺伝学による幻覚の脳神経メカニズムの探求

利用全脑神经活动可视化和光遗传学探索幻觉的脑神经机制

基本信息

批准号：
21K18242
负责人：
那波宏之
金额：
$ 16.39万
依托单位：
Wakayama Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年のヒト脳機能画像研究から、幻聴、幻覚に代表される感覚の偽認知には、一次もしくは周辺二次感覚皮質の異常発火が関与しているとされるが、この仮説を神経科学的に実証する手段はなかった。そこで、幻覚研究のための動物モデル確立とその評価のための計測システムの構築を目指し、GCAMPカルシウムセンサーを用いた脳活動可視化システムをモデル動物に適用し、幻聴や幻覚に対する大脳皮質活動パターンの特徴を捉える計画を立案した。初年度には、無感覚刺激下での大脳皮質活動をマクロレベルとミクロレベルで観測できるカルシウムイメージングシステムを、前者はBrainVISION社のマクロ蛍光顕微鏡THTシリーズ、後者はInscopix社内視鏡型蛍光顕微鏡NVueを基に構築した。実験対象となる高速型カルシウムセンサーGCAMP8を発現するTGラットの繁殖とその評価を行った。結果、当該TGラットは特異的なGCAMP8脳内発現制御が可能で、十分な神経活動依存的蛍光変化を呈することを確認できた。加えて、幻覚・幻聴に対する自発的神経活動が低シグナルである可能性も考慮して、高感度型GCAMP6Sを発現できるTGラットの作製に着手した。当該遺伝子発現ベクターを設計し、そのTGラットの作製を作製を外部委託した。幻覚誘発剤などによる大脳皮質活動変化のカルシウムイメージング実施するに先立ち、NMDA受容体阻害剤やドパミンアゴニストで誘発される自発的神経活動を計測中である。

最近的人类大脑功能成像研究表明，初级或外周次级感觉皮层的异常放电与感觉的错误识别有关，例如幻听和幻觉，但尚无办法证明。因此，为了建立研究幻觉的动物模型并构建评估其的测量系统，我们将使用GCAMP钙传感器的大脑活动可视化系统应用于模型动物，我们制定了一个计划来捕捉这一点。第一年，我们安装了钙成像系统，可以在麻木刺激下从宏观和微观层面观察大脑皮层活动，前者使用BrainVISION的宏观荧光显微镜THT系列，后者使用Inscopix的内部内窥镜荧光显微镜NVue。建立在我们饲养并评估了表达高速钙传感器GCAMP8的TG大鼠作为实验对象。结果证实，TG大鼠能够特异性控制脑中GCAMP8的表达，并表现出足够的神经活动依赖性荧光变化。此外，考虑到对幻觉和幻听反应的自发神经活动可能是低信号，我们开始培育能够表达高度敏感的GCAMP6S的TG大鼠。设计基因表达载体并外包TG大鼠的生产。在对致幻药物引起的大脑皮层活动变化进行钙成像之前，我们目前正在测量 NMDA 受体抑制剂和多巴胺激动剂诱导的自发神经活动。