神経回路動態制御の基盤技術

尾上 浩隆(理化学研究所)

「神経回路活動を計測する非侵襲的イメージング技術」

私達のグループでは、陽電子断層撮像法(PET)および、磁気共鳴画像(MRI)による非侵襲イメージング法を用いて、生体内で起こる複雑な生命機能・細胞機能の動的イメージングや、神経系特有のネットワーク構造、活動様式から機能発現に至る時空間的過程を明らかにする手法を創出し、遺伝子改変モデルマウスや非ヒト霊長類であるマカクサルにおける生体における恒常性維持に関わる臓器間、細胞間ネットワークの高度な機能構造の構築と相互連関に関する動的イメージング解析法を確立し、機能構築の変遷がもたらす病的過程についての理解や診断・治療法の実現を目指しています。すでに、脊髄損傷後のサルの運動機能回復に伴う神経回路の動的変遷、マカクサル専用のMRIコイルを用いた拡散強調画像法による神経変性に伴う神経線維連絡の動的変遷、7テスラの高磁場MRIと超高感度コイルシステム導入による、マウス脳における60μmの等方性分解能の達成などの実績があります。本新学術課題では、遺伝子組み換え技術やウィルスベクターの局所投与などにより神経回路を選択的に遮断された齧歯類モデルや、外科的、物理的手法により創出された脊髄損傷、脳梗塞などのサルの神経損傷モデルにおける機能的ネットワークの変化を、MRI、PETのイメージング技術と他の技術との融合により時空間的に評価する手法を確立していきます。これらのイメージング技術基盤は、ヒトへの応用に直結しており、脳・脊髄損傷や精神・神経疾患など、ヒト患者への早期応用が期待される技術です。

 
最近の主要論文
1. Sawada M, Kato K, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Onoe H, Isa T, Nishimura Y. Function of the nucleus accumbens in motor control during recovery after spinal cord injury. Science. 2015 Oct 2;350(6256):98-101. doi:10.1126/science.aab3825. Epub 2015 Oct 1.
2. Hayashi T, Shimazawa M, Watabe H, Ose T, Inokuchi Y, Ito Y, Yamanaka H, Urayama S, Watanabe Y, Hara H, Onoe H. Kinetics of neurodegeneration based on a risk-related biomarker in animal model of glaucoma. Mol Neurodegener. 2013 Jan 18;8:4. doi: 10.1186/1750-1326-8-4.
3. Takata N, Yoshida K, Komaki Y, Xu M, Sakai Y, Hikishima K, Mimura M, Okano H, Tanaka KF. Optogenetic activation of CA1 pyramidal neurons at the dorsal and ventral hippocampus evokes distinct brain-wide responses revealed by mouse fMRI. PLoS One. 2015 Mar 20;10(3):e0121417. doi:10.1371/journal.pone.0121417.eCollection 2015.

投稿日:2015年04月30日