Research press release

脳の地図をライトアップする

Nature Methods

Lighting up brain maps

光を利用してマウスの脳の機能地図を迅速かつ正確に作製する方法が、Nature Methods(電子版)に発表される。この方法は、電極を利用する地図作製法と比較して桁違いに高速であり、侵襲性が低いことから、長期研究への適合性も高いと考えられる。技能学習、または傷害や疾患による神経系の損傷を受けた脳の再構成に関する研究に用途が見いだされるものと考えられる。

運動地図作製では、特定の筋肉の活動を運動皮質のどの部分が制御するのかを明らかにすることが求められる。従来の実験的地図作製法では、脳の表面または内部に設置した電極で脳を刺激し、それと同時に筋肉の反応を測定することが必要である。しかし、この方法には欠点がある。損傷を生ずる危険性があり、実験が容易でなく、ニューロンのサブタイプを正確に狙うこともできないのである。

T Murphyたちは、光活性化型のイオンチャネルを用い、光を利用してマウスの運動皮質の地図を作製した。このチャネルを発現するよう遺伝子組み換えを行ったマウスのニューロンにレーザー光を照射すると、電極を使用せずにニューロンが活性化された。これを行うため、麻酔したマウスが顕微鏡の載物台に直接載せられた。これは、迅速かつ正確に動かすことが可能であり、それによってマウス脳内の何百ないし何千という特定部位をレーザー光で刺激することができる。同時に筋肉の活動や動作を記録することで、特定の筋肉を制御する脳領域に関して再現性のある地図が得られた。

A paper describing a fast and precise light-based method for making functional maps of the mouse brain is published online this week in Nature Methods. The method is orders of magnitude faster than mapping using electrodes, and, as it is less invasive, is likely to be more suitable for long-term studies. It will find application in studies of brain reorganization after skilled learning or after damage to the nervous system resulting from injury or disease.

Motor mapping involves identifying which parts of the motor cortex control the activity of particular body muscles. Traditional experimental approaches to mapping involve stimulation of the brain with surface or embedded electrodes, and monitoring the muscle response in parallel. However, these approaches have disadvantages. They are likely to cause some damage, they are laborious, and they cannot target precise neuronal subtypes.

Timothy Murphy and colleagues use a light-activated ion channel to conduct light-based mapping of the mouse motor cortex. The neurons of mice engineered to express the channel are illuminated with laser light, resulting in neuronal activation without the use of electrodes. To do this, the anaesthetized mice are placed directly on a microscope stage, which can be quickly and precisely moved such that the laser will stimulate hundreds or even thousands of predefined locations in the mouse brain. Simultaneous recording of muscle activity or movement yields reproducible maps of brain regions that control particular muscles.

doi: 10.1038/nmeth.1303

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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