Updated on 2025/03/28
Ph.D. （ 2007.3 Kyoto University ）
iPS細胞
再生
イメージング
ウイルス
大脳皮質
網膜
視覚
中枢神経薬理
幹細胞
神経回路
Life Science / Neuroscience-general
Life Science / Pharmacology
Nagoya University
2024.4
Nagoya University
2022.4
Nagoya University
2021.4
Nagoya University
2021.4
Nagoya University
2018.10
Country：Japan
Nagoya University Graduate School of Pharmaceutical Sciences Associate professor
2017.4
Country：Japan
Nagoya University
2015.4
Country：Japan
日本分子生物学会
日本生理学会
日本再生医療学会
NSR Excellent Paper Award 2023
2023.8 Japan Neuroscience Society
NSR Excellent Paper Award 2022
2022.8 Japan Neuroscience Society
Masanari Onda, Ryosuke F. Takeuchi, Keisuke Isobe, Toshiaki Suzuki, Yuji Masaki, Nao Morimoto, Fumitaka Osakada
文部科学大臣表彰 若手科学者賞
2017 文部科学省
日本薬理学会 学術奨励賞
2016.3 日本薬理学会
日本薬学会 奨励賞
2016.3 日本薬学会
Maternal progesterone and adipose mPRε in pregnancy regulate the embryonic nutritional state.
Watanabe K, Yamano M, Miyamoto J, Ohue-Kitano R, Masujima Y, Sasahara D, Mouri Y, Kono N, Inuki S, Osakada F, Nagaoka K, Aoki J, Sugiura Y, Ohno H, Kondoh E, Kimura I
Cell reports Vol. 44 ( 3 ) page： 115433 2025.3
Nishimura, M; Kodera, T; Adachi, S; Sato, AY; Takeuchi, RF; Nonaka, H; Hamachi, I; Osakada, F
NEUROSCIENCE RESEARCH Vol. 212 page： 20 - 30 2025.3
Bridge protein-mediated viral targeting of cells expressing endogenous μ-opioid G protein-coupled receptors in the mouse and monkey brain.
Kamaguchi R, Amemori S, Amemori KI, Osakada F
Neuroscience research 2025.2
Involvement of nuclear receptor corepressor 2 (NCOR2) in estrogen-induced repression of arcuate Kiss1 expression in female rats.
Takizawa M, Miyazaki S, Tsuchida H, Nagae M, Seki S, Hirabayashi M, Osakada F, Inoue N, Tsukamura H, Uenoyama Y
The Journal of reproduction and development 2025.1
Iwata, M; Kawabata, R; Morimoto, N; Takeuchi, RF; Sakaguchi, T; Irie, T; Osakada, F
FRONTIERS IN VIROLOGY Vol. 4 2024.4
Differential second messenger signaling via dopamine neurons bidirectionally regulates memory retention. Reviewed
Mai Takakura, Yu Hong Lam, Reiko Nakagawa, Man Yung Ng, Xinyue Hu, Priyanshu Bhargava, Abdalla G Alia, Yuzhe Gu, Zigao Wang, Takeshi Ota, Yoko Kimura, Nao Morimoto, Fumitaka Osakada, Ah Young Lee, Danny Leung, Tomoyuki Miyashita, Juan Du, Hiroyuki Okuno, Yukinori Hirano
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol. 120 ( 36 ) page： e2304851120 2023.8
Modeling the marmoset brain using embryonic stem cell-derived cerebral assembloids
Kodera Tomoki, Takeuchi Ryosuke F., Takahashi Sara, Suzuki Keiichiro, Kassai Hidetoshi, Aiba Atsu, Shiozawa Seiji, Okano Hideyuki, Osakada Fumitaka
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS Vol. 657 page： 119 - 127 2023.5
Generation and Application of Engineered Rabies Viral Vectors for Neural Circuit Research Invited Reviewed
Yamaguchi M*, Iwata M*, Kamaguchi R*, Osakada F
Vectorology for Optogenetics and Chemogenetics page： 51 - 75 2023.2
[Interdisciplinary approaches to brain organoid biology].
Kodera T, Osakada F
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica Vol. 158 ( 1 ) page： 64 - 70 2023
Fast z-focus controlling and multiplexing strategies for multiplane two-photon imaging of neural dynamics
Ito Kei N., Isobe Keisuke, Osakada Fumitaka
NEUROSCIENCE RESEARCH Vol. 179 page： 15 - 23 2022.6
Monosynaptic rabies virus tracing from projection-targeted single neurons
Masaki Yuji, Yamaguchi Masahiro, Takeuchi Ryosuke F., Osakada Fumitaka
NEUROSCIENCE RESEARCH Vol. 178 page： 20 - 32 2022.5
Temporally multiplexed dual-plane imaging of neural activity with four-dimensional precision
Onda Masanari, Takeuchi Ryosuke F., Isobe Keisuke, Suzuki Toshiaki, Masaki Yuji, Morimoto Nao, Osakada Fumitaka
NEUROSCIENCE RESEARCH Vol. 171 page： 9 - 18 2021.10
Cell type- and layer-specific convergence in core and shell neurons of the dorsal lateral geniculate nucleus
Okigawa Sayumi, Yamaguchi Masahiro, Ito Kei N., Takeuchi Ryosuke F., Morimoto Nao, Osakada Fumitaka
JOURNAL OF COMPARATIVE NEUROLOGY Vol. 529 ( 8 ) page： 2099 - 2124 2021.6
Efficient and robust induction of retinal pigment epithelium cells by tankyrase inhibition regardless of the differentiation propensity of human induced pluripotent stem cells
Ito Arisa, Ye Ke, Onda Masanari, Morimoto Nao, Osakada Fumitaka
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS Vol. 552 page： 66 - 72 2021.5
Reproducible production and image-based quality evaluation of retinal pigment epithelium sheets from human induced pluripotent stem cells
Ye Ke, Takemoto Yuto, Ito Arisa, Onda Masanari, Morimoto Nao, Mandai Michiko, Takahashi Masayo, Kato Ryuji, Osakada Fumitaka
SCIENTIFIC REPORTS Vol. 10 ( 1 ) page： 14387 2020.9
Multiplex Neural Circuit Tracing With G-Deleted Rabies Viral Vectors
Suzuki Toshiaki, Morimoto Nao, Akaike Akinori, Osakada Fumitaka
FRONTIERS IN NEURAL CIRCUITS Vol. 13 page： 77 2020.1
[Circuit mechanisms of spatial perception and visuomotor integration].
Takeuchi RF, Osakada F
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica Vol. 155 ( 2 ) page： 99 - 106 2020
[Preface].
Osakada F, Sakamoto K
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica Vol. 155 ( 2 ) page： 80 2020
Role of dynamic nuclear deformation on genomic architecture reorganization
Seirin-Lee Sungrim, Osakada Fumitaka, Takeda Junichi, Tashiro Satoshi, Kobayashi Ryo, Yamamoto Takashi, Ochiai Hiroshi
PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY Vol. 15 ( 9 ) page： e1007289 2019.9
Tracing of Afferent Connections in the Zebrafish Cerebellum Using Recombinant Rabies Virus
Dohaku Ryuji, Yamaguchi Masahiro, Yamamoto Naoyuki, Shimizu Takashi, Osakada Fumitaka, Hibi Masahiko
FRONTIERS IN NEURAL CIRCUITS Vol. 13 page： 30 2019.4
Intersectional monosynaptic tracing for dissecting subtype-specific organization of GABAergic interneuron inputs
Yetman Michael J., Washburn Eric, Hyun Jung Ho, Osakada Fumitaka, Hayano Yasufumi, Zeng Hongkui, Callaway Edward M., Kwon Hyung-Bae, Taniguchi Hiroki
NATURE NEUROSCIENCE Vol. 22 ( 3 ) page： 492 - + 2019.3
Centrifugal Inputs to the Main Olfactory Bulb Revealed Through Whole Brain Circuit-Mapping
Padmanabhan Krishnan, Osakada Fumitaka, Tarabrina Anna, Kizer Erin, Callaway Edward M., Gage Fred H., Sejnowski Terrence J.
FRONTIERS IN NEUROANATOMY Vol. 12 page： 115 2019.1
[Cell-type-specific targeting strategies for elucidating neural circuits and pathophysiological mechanisms in the marmoset brain].
Hara T, Osakada F
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica Vol. 153 ( 5 ) page： 210 - 218 2019
The Cutting Edge of Retinal Circuit Research
Osakada Fumitaka, Koike Chieko
YAKUGAKU ZASSHI-JOURNAL OF THE PHARMACEUTICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 138 ( 5 ) page： 667 - 668 2018.5
Viral and Electrophysiological Approaches for Elucidating the Structure and Function of Retinal Circuits
Onda Masanari, Sansawa Kouki, Osakada Fumitaka
YAKUGAKU ZASSHI-JOURNAL OF THE PHARMACEUTICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 138 ( 5 ) page： 669 - 678 2018.5
[The Cutting Edge of Retinal Circuit Research].
Osakada F, Koike C
Yakugaku zasshi : Journal of the Pharmaceutical Society of Japan Vol. 138 ( 5 ) page： 667 - 668 2018
[Viral and Electrophysiological Approaches for Elucidating the Structure and Function of Retinal Circuits].
Onda M, Sansawa K, Osakada F
Yakugaku zasshi : Journal of the Pharmaceutical Society of Japan Vol. 138 ( 5 ) page： 669 - 678 2018
Development of Cellular and Tissue-based Products for Retinal Regenerative Medicine
Osakada Fumitaka
YAKUGAKU ZASSHI-JOURNAL OF THE PHARMACEUTICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 137 ( 1 ) page： 23 - 29 2017.1
Development of Cellular and Tissue-based Products for Retinal Regenerative Medicine.
Osakada F
Yakugaku zasshi : Journal of the Pharmaceutical Society of Japan Vol. 137 ( 1 ) page： 23 - 29 2017
Toward understanding structure and function of neural circuits in the visual system.
Onda M, Osakada F
Nihon yakurigaku zasshi. Folia pharmacologica Japonica Vol. 149 ( 6 ) page： 274 - 280 2017
新規手法が切り拓く神経回路研究の新時代
小坂田文隆
化学と生物 Vol. 53 ( 10 ) page： 673-680 2015.9
神経回路の構造と機能を明らかにする新規G欠損狂犬病ウイルストレーシング法
小坂田文隆
日本薬理学雑誌 Vol. 146 ( 2 ) page： 98-105 (J-STAGE) 2015.8
A dedicated circuit links direction-selective retinal ganglion cells to the primary visual cortex. Reviewed
Cruz-Martín A, El-Danaf RN, Osakada F, Sriram B, Dhande OS, Nguyen PL, Callaway EM, Ghosh A, Huberman AD
Nature Vol. 507 page： 358-361 2014.3
Design and generation of recombinant rabies virus vectors. Reviewed
Osakada F, Callaway EM
Nature protocols Vol. 8 page： 1583-1601 2013.8
Imaging light responses of retinal ganglion cells in the living mouse eye. Reviewed
Yin L, Geng Y, Osakada F, Sharma R, Cetin AH, Callaway EM, Williams DR, Merigan WH
Journal of neurophysiology Vol. 109 page： 2415-2421 2013.5
iPS細胞を用いた網膜変性疾患の病態解析と創薬研究
小坂田文隆
ファルマシア Vol. 48 ( 9 ) page： 842-846 2012.9
Defining the integration capacity of embryonic stem cell-derived photoreceptor precursors. Reviewed
West EL, Gonzalez-Cordero A, Hippert C, Osakada F, Martinez-Barbera JP, Pearson RA, Sowden JC, Takahashi M, Ali RR
Stem cells Vol. 30 ( 7 ) page： 1424-1435 2012.7
New rabies virus variants for monitoring and manipulating activity and gene expression in defined neural circuits. Reviewed
Osakada F, Mori T, Cetin AH, Marshel JH, Virgen B, Callaway EM
Neuron Vol. 71 ( 4 ) page： 617-631 2011.8
Neural induction and patterning in mammalian pluripotent stem cells. Reviewed
Osakada F, Takahashi M
CNS & neurological disorders drug targets Vol. 10 page： 419-432 2011.6
Modeling retinal degeneration using patient-specific induced pluripotent stem cells. Reviewed
Jin ZB, Okamoto S, Osakada F, Homma K, Assawachananont J, Hirami Y, Iwata T, Takahashi M
PloS one Vol. 6 page： e17084 2011.2
Nuclear reprogramming to treat retinal degenerative diseases Reviewed
Osakada F
Inflammation and Regeneration Vol. 31 page： 33-49 2011.1
網膜神経細胞死の再生・分化を制御する因子
赤池昭紀, 久米利明, 泉安彦, 小坂田文隆
日本薬理学雑誌 Vol. 135 ( 4 ) page： 142-145 2010.4
In vitro differentiation of retinal cells from human pluripotent stem cells by small-molecule induction. Reviewed
Osakada F, Jin ZB, Hirami Y, Ikeda H, Danjyo T, Watanabe K, Sasai Y, Takahashi M
Journal of cell science Vol. 122 ( 17 ) page： 3169-3179 2009.9
ヒトES細胞・iPS細胞の分化誘導技術の開発―眼疾患への治療応用の可能性―
小坂田文隆, 高橋政代
iPS細胞の産業的応用技術 page： 169-179 2009.9
Detection of localized retinal malfunction in retinal degeneration model using a multielectrode array system. Reviewed
Homma K, Osakada F, Hirami Y, Jin ZB, Mandai M, Takahashi M
Journal of neuroscience research Vol. 87 page： 2175-2182 2009.7
Stepwise differentiation of pluripotent stem cells into retinal cells. Reviewed
Osakada F, Ikeda H, Sasai Y, Takahashi M
Nature protocols Vol. 4 page： 811-824 2009
ES細胞からの神経分化誘導
小坂田文隆, 高橋政代
培養細胞実験ハンドブック page： 291-296 2008.12
網膜における幹細胞生物学--発生・再生・エイジング (あゆみ 再生医療とアンチエイジング)
小坂田文隆, 高橋政代
医学のあゆみ Vol. 224 ( 7 ) page： 511-517 2008.2
Toward the generation of rod and cone photoreceptors from mouse, monkey and human embryonic stem cells. Reviewed
Osakada F, Ikeda H, Mandai M, Wataya T, Watanabe K, Yoshimura N, Akaike A, Sasai Y, Takahashi M
Nature biotechnology Vol. 26 ( 2 ) page： 215-224 2008.2
成体網膜の再生機構における Wnt シグナルの役割
小坂田文隆, 赤池昭紀, 高橋政代
眼薬理 = Japanese journal of ocular pharmacology Vol. 21 ( 1 ) page： 84-86 2007.8
ミューラーグリアが網膜を再生する (特集 中枢神経の機能再生--細胞治療と人工臓器)
小坂田文隆
メディカルバイオ Vol. 4 ( 5 ) page： 30-35 2007.7
幹細胞技術の現状と展望(9)中枢神経系における幹細胞治療--網膜再生をめざして
小坂田文隆, 高橋政代
蛋白質核酸酵素 Vol. 52 ( 5 ) page： 470-477 2007.5
Wnt signaling promotes regeneration in the retina of adult mammals. Reviewed
Osakada F, Ooto S, Akagi T, Mandai M, Akaike A, Takahashi M
The Journal of neuroscience Vol. 27 page： 4210-4219 2007.4
Neural conversion of ES cells by an inductive activity on human amniotic membrane matrix. Reviewed
Ueno M, Matsumura M, Watanabe K, Nakamura T, Osakada F, Takahashi M, Kawasaki H, Kinoshita S, Sasai Y
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol. 103 ( 25 ) page： 9554-9559 2006.6
体性幹細胞を用いた網膜再生
小坂田文隆, 高橋政代
実験医学 Vol. 24 ( 2 ) page： 256-264 2006.1
ビタミンE類縁体の神経保護作用
小坂田文隆, 久米利明, 赤池昭紀
医学のあゆみ Vol. 215 ( 8 ) page： 705-706 2005.11
Generation of Rx+/Pax6+ neural retinal precursors from embryonic stem cells. Reviewed
Ikeda H, Osakada F, Watanabe K, Mizuseki K, Haraguchi T, Miyoshi H, Kamiya D, Honda Y, Sasai N, Yoshimura N, Takahashi M, Sasai Y
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol. 102 ( 32 ) page： 11331-11336 2005.8
Alpha-tocotrienol provides the most potent neuroprotection among vitamin E analogs on cultured striatal neurons. Reviewed
Osakada F, Hashino A, Kume T, Katsuki H, Kaneko S, Akaike A
Neuropharmacology Vol. 47 page： 904-915 2004.11
Serofendic acid, a sulfur-containing diterpenoid derived from fetal calf serum, attenuates reactive oxygen species-induced oxidative stress in cultured striatal neurons. Reviewed
Osakada F, Kawato Y, Kume T, Katsuki H, Sugimoto H, Akaike A
The Journal of pharmacology and experimental therapeutics Vol. 311 page： 51-59 2004.10
Isolation of a diterpenoid substance with potent neuroprotective activity from fetal calf serum. Reviewed
Kume T, Asai N, Nishikawa H, Mano N, Terauchi T, Taguchi R, Shirakawa H, Osakada F, Mori H, Asakawa N, Yonaga M, Nishizawa Y, Sugimoto H, Shimohama S, Katsuki H, Kaneko S, Akaike A
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol. 99 ( 5 ) page： 3288-3293 2002.3
G欠損狂犬病ウイルスベクター・実験医学別冊 決定版 ウイルスベクターによる遺伝子導入実験ガイド
山口真広、小坂田文隆
羊土社 2020.11
Generation of Cortical Organoids with Axial Polarity from Marmoset Embryonic Stem Cells
神経回路の相互作用解析を可能にする新規ウイルスベクターの開発
岩田萌, 入江崇, 川端涼子, 鈴木俊章, 森本菜央, 坂口剛正, 中西真人, 小坂田文隆
日本薬学会 2020.11.1
視覚-運動連関を担う神経回路メカニズム
小坂田文隆
第30回神経行動薬理学若手研究者の集い 2021.3.1
感覚運動誤差の脳内表現 Invited
小坂田文隆
若手新分野創成ワークショップ「脳を知り、疾患を理解する」 2021.2.1
神経回路を標識する狂犬病ウイルスベクターの開発とその応用 Invited
小坂田文隆
東京大学医学部機能生物学セミナー 2020.11.1
神経回路の構造と機能を明らかにする ウイルス遺伝子工学とイメージング技術 Invited
小坂田文隆
小坂田文隆 2020.9.1
セロトニン作動性ニューロンがショウジョウバエ聴覚応答の行動時間を調節する
森本 菜央、恩田 将成、石田 彩乃、竹内 遼介、磯部 圭佑、上川内 あづさ、小坂田 文隆
第43回日本神経科学大会
非遺伝子改変動物における細胞種特異的なウイルス感染法の開発
釜口 力, 大月 祥子, 山口 真広, 田村 朋則, 森本 菜央, 浜地 格, 小坂田 文隆
日本薬学会 2021.3.1
Toward the generation of thalamic organoids from human induced pluripotent stem cells
2021.3.1
神経回路の4次元解析法の開発とサブネットワークの機能解明
2018.10 - 2024.3
CREST
Grant type：Competitive
マーモセットコネクトーム解析のための神経回路トレーシングシステムの開発
2017.4 - 2021.3
革新脳
Grant type：Competitive
相互結合かつ共通入力を有するサブネットワークの新規解析技術
2014.10
さきがけ
Grant type：Competitive
ヒト前頭葉脳オルガノイドを起点としたin vitro病態モデルを用いた創薬戦略
2022.4 - 2025.3
科学研究費補助金
Grant number：21H05168 2021.8 - 2024.3
科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
小坂田 文隆
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\48620000 （ Direct Cost: \37400000 、 Indirect Cost：\11220000 ）
Frontiers in brain and life sciences on active information gain in an uncertain environment
Grant number：21B402 2021.8 - 2024.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
Authorship：Principal investigator
Grant number：21H05167 2021.8 - 2024.3
科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
小坂田 文隆
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\2730000 （ Direct Cost: \2100000 、 Indirect Cost：\630000 ）
Grant number：21H04812 2021.4 - 2025.3
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
古屋敷 智之, 小坂田 文隆
Authorship：Coinvestigator(s)
うつ病など心の病には社会からのストレスや老化など後天的な要因が深く関わる。我々は、マウスの慢性ストレスが脳内外の炎症反応によりうつ・不安様行動を誘導することを示してきた。一方、慢性ストレスや老化による脳機能障害には個体差があり、レジリエンスの存在が示唆されるが、実態は不明である。本研究では、神経活動・炎症反応の全脳イメージング、一細胞オミクス解析、神経活動・細胞・分子操作など先端技術を駆使し、慢性ストレスや脳機能老化に対するレジリエンスを担う神経回路・脳組織リモデリング・脳末梢連関を解明する。
ショウジョウバエ内部状態に依存したリズミックな神経活動の分子基盤の解明
Grant number：21K06372 2021.4 - 2024.3
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
森本 菜央, 小坂田 文隆
Authorship：Coinvestigator(s)
本研究では、申請者が見出した、リズミックな応答をとる神経細胞に着目する。この神経細胞を単一細胞レベルで同定するため、遺伝学ツールを用いた解剖学的手法、およびイメージングを行う。解剖学的な情報からこの神経細胞を含む上流下流の神経回路を明らかにする。また、この神経細胞の神経活動を操作し、行動を解析することにより、リズミックな応答の必要性・十分性を検討する。さらに、リズミックな応答の基盤となる分子機構を明らかにすることで、この細胞が行う情報の統合機構の分子・神経基盤を明らかにする。
脳ゲノム編集および幹細胞由来オルガノイド融合による霊長類精神疾患モデルの創出
Grant number：20K21476 2020.7 - 2022.3
挑戦的研究(萌芽)
小坂田 文隆
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
本研究課題では、神経発達障害や精神疾患の病態発症機序となる分子・神経回路異常を明らかにし、治療法を開発することを目的として、in vivoおよびin vitroにおける霊長類精神疾患モデルの作製に必要な基盤技術を構築する。静脈注射で全脳感染が可能なアデノ随伴ウイルスベクター（AAV）にCRISPR/Cas9システムを搭載させることで、in vivoゲノム編集を可能にする。加えて、マーモセット胚性幹細胞（ES細胞）から大脳皮質オルガノイドおよび視床オルガノイドを誘導し、それら2領野のオルガノイドを融合させることで領野間神経回路をin vitroで再構成する。
マウス大脳皮質視覚野における投射特異的なサブネットワークによる情報処理機構の解明
Grant number：18H02706 2018.4 - 2021.3
小坂田 文隆
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\17550000 （ Direct Cost: \13500000 、 Indirect Cost：\4050000 ）
大脳皮質には機能局在があり、領野毎に特定の機能を有する。大脳皮質視覚野では高次視覚野毎に異なる視覚属性を処理する。大脳皮質の神経回路は、入力された感覚情報を選り分け、異なる情報を異なる脳領域へ並列的に送出する働きを持つ。送出される情報は、情報の送出を担う投射細胞においてシナプス入力の統合処理により生み出される。つまり、投射細胞のシナプス前細胞群の情報統合により、投射ターゲットに固有の視覚応答性を生み出され、その情報を特定の投射部位に伝達すると考えられる。しかし、V1の神経回路がどのような演算により異なる領野へ新しい並列的な出力を生み出すのかは不明である。そこで本研究では、マウス一次視覚野をモデルとして、異なる視覚情報を異なる高次視覚野に伝達する役割を担う微小神経回路の構造と演算機構を明らかにすることを目的とする。
高次視覚野であるALに投射するV1ニューロンは空間周波数が低く早い動きの視覚情報を、PMに投射するV1ニューロンは空間周波数の高い遅い動きの視覚情報を伝達する。そこでALに投射するV1ニューロンとPMに投射するV1ニューロンの機能を評価する目的で、それら投射ニューロンに逆行性に緑色カルシウム感受性蛍光タンパク質であるGCaMP6を導入した。V1の第2/3層および第5層に分布するGCaMP発現投射ニューロンの視覚刺激に対する応答を2光子顕微鏡イメージングにより評価したところ、それらは方位選択性応答や方向選択性応答を示した。続いて、第2/3層ニューロンと第5層ニューロンの対応関係を明らかにするために、第2/3層および第5層の多焦点面同時イメージングを行った。相互相関を解析することで、第2/3層内の細胞の結合、第5層内の細胞の結合、第2/3層細胞と第5層細胞の層間の結合を評価することができた。以上の結果より、投射特異的に相互結合細胞群の存在が示唆された。
実験系の構築も完了し、計画通りであるため。
ウイルスベクターでサブネットワークを解剖学的に評価し、イメージングで機能的なシナプス接続の推定を行っている。今後は、動物の個体数を増やし、再現性の確認を行う。続いて、標識した神経回路の解剖学的知見と生理学的知見との対応付けを行う。さらに、投射先の領野を増やし、投射毎のサブネットワークの構造と機能の違いを評価する。
大脳皮質の領野特異的かつ層特異的なフィードバック結合の神経活動操作法と機能解明
Grant number：17H05562 2017.4 - 2019.3
新学術領域研究(研究領域提案型)
小坂田 文隆
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\7020000 （ Direct Cost: \5400000 、 Indirect Cost：\1620000 ）
大脳皮質は6層構造を有し、第2/3層細胞および第5層細胞が出力細胞として大脳皮質の異なる領野間の情報伝達を担う。第2/3層細胞および第5層細胞が特定の領野に固有の情報を伝達する。そこで、我々は視覚情報伝達における領野特異的かつ層特異的なフィードバック結合の役割を検討する目的で、まずフィードバック出力を担う第2/3層細胞と第5層細胞の機能を同時にイメージングする技術を開発した。2光子顕微鏡を改造し空間光変調器（SLM）を搭載することで、異なる2焦点面の同時イメージングに成功した。続いて、領野特異的かつ層特異的なフィードバック結合を特異的に標識する目的で、大脳皮質の第5層特異的にCreを発現するマウス、およびCre依存的かつFlp依存的なウイルスベクターを用いて、大脳皮質視覚野のLMからV1にフィードバック投射をする第5層細胞に特異的にGFPを導入する実験系を確立した。その後、LMからV1にフィードバック投射をする第5層細胞を特異的に神経活動操作する目的で、化合物リガンドであるCNOの投与依存的に神経活動を活性化できるhM3Dqあるいは神経活動を抑制するhM4Diを、GFPの代わりに搭載したAAVを作製した。その結果、V1へフィードバック投射をするLMの第5層細胞に特異的にhM3DqあるいはhM4Diの発現が認められた。これら高次領野からのV1へのフィードバック結合の役割を明らかにするために、V1へフィードバック投射をするLMの第5層細胞の活動を操作した際に、V1の視覚応答の変化を解析した。リガンドのCNOを投与しながら、V1の応答を2光子顕微鏡イメージングで解析したところ、V1ニューロンの視覚応答性に変化が認められた。層特異的な役割を検討するために、第5層細胞と第2/3層細胞をそれぞれ操作して、違いを比較検討した。以上の結果より、領野特異的かつ層特異的なフィードバック結合の視覚情報処理における役割を明らかにすることができた。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Neural circuit mechanisms underlying receptive field formation in higher-order visual cortical areas
Grant number：15H05375 2015.4 - 2018.3
Fumitaka Osakada
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\22750000 （ Direct Cost: \17500000 、 Indirect Cost：\5250000 ）
The aim of this project is to reveal how the receptive fields of higher-order visual cortical areas (HVAs) are shaped by the thalamus. We identified synaptic input to the V1 and each HVA by injecting retrograde viruses into each visual area of mice. Neurons of the lateral geniculate nucleus (LGN) neurons project to both the V1 and various HVAs, whereas neurons of the lateral posterior nucleus (LP) project to various HVAs, but not to the V1. We imaged visual responses from axon terminals of the LP or LGN neurons expressing GCaMP6 by 2-photon microscopy. In addition, we imaged visual responses from the V1 or HVA while manipulating activity of neurons in the LP or LGN with the Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drug (DREADD) system. From these results, we conclude that LP neurons play a pivotal role in formation of the receptive fields of HVA neurons in mice.
Establishment of recombinant rabies virus-mediated retrograde trancing of neural circuits in zebrafish
Grant number：15K14523 2015.4 - 2018.3
HIBI MASAHIKO
Authorship：Collaborating Investigator(s) (not designated on Grant-in-Aid)
Rabies virus (RV) infects neurons through its glycoprotein (G). Recombinant RV that contains the GFP gene instead of the G gene and is pseudotyped with the retroviral envelope protein (EnvA) was developed for neural circuit tracing. The pseudotyped RV can infect neurons that express TVA (the EnvA receptor)-mCherry. If the G is provided in the same cells, the RV particles are generated and transmitted mono-synaptically to input neurons. We generated transgenic lines that express TVA-mCherry and G in Purkinje cells (PCs) or granule cells (GCs). When PCs were infected with the pseudotyped RV, GFP was detected in GCs and neurons in the inferior olive nuclei. When GCs were infected with the virus, GFP was detected in neurons in various brain regions that receive inputs from the visual, vestibular, lateral line sensory systems, or telencephalon. Our findings validated the RV-mediated retrograde tracing in zebrafish and identified input neurons for GCs in zebrafish.
