学習の臨界期を調節する分子の探索と、臨界期を制御可能なモデル動物の開発

• Project/Area Number: 13J10484
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 中森 智啓 北里大学, 医学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 刷込み行動 / 臨界期の制御 / 神経可塑性 / 幼児期学習 / 臨界期 / 刷り込み学習 / Arc/arg3.1 / in ovo electroporation法

Outline of Annual Research Achievements

幼若期における学習の臨界期に重要な遺伝子を探索し、臨界期の制御メカニズムの解明を目指すことが本研究の目的である。当該年度は、DNAマイクロアレイおよびリアルタイムPCR法を用いて昨年度に行った、臨界期中に発現量が高く、臨界期終了後に発現量が減少する遺伝子の網羅的な探索から選別されたいくつかの遺伝子について、より詳細な発現量変化や発現部位の特定、さらには機能解析を行った。
その結果、刷込み行動の成立に重要であることが分かっている終脳のvisual Wulst（VW）と呼ばれる領域（哺乳類の皮質視覚野に相当）に特異的に発現細胞が観察された遺伝子（遺伝子X）が見つかった。また、遺伝子Xのコードしているタンパク質（X）は細胞から放出され、その細胞のあるいは他の細胞が持つ受容体に結合することで、機能的に働くことが知られており、その受容体はこれまで３種類分かっている。受容体の発現分布を調べたところ、受容体１は脳における発現が観察されなかったのに対し、受容体２は終脳全体に、受容体３はVW領域のほか、刷込み記憶の保存に重要な領域であるIMMと呼ばれる部位に集中して発現していた。これらのことから、タンパク質Xは受容体２および３を介して機能し、刷込みの臨界期制御に関与していることが示唆された。次に、合成したタンパク質XをVW領域に注入し、刷込みの効率や臨界期に変化がみられるかを調べた。その結果、P１のVW領域にタンパク質Xを注入した群では、本来刷込みが起こらない短い時間のトレーニング（10分）で刷込みが成立するようになった。また、臨界期が終了しているP7においても、タンパク質Xを注入した群では刷込みが観察できるようになった。このことは、タンパク質Xの分泌量依存的に、刷込みの成立の効率や、刷込みの臨界期が制御されていることを示している。今回得られた結果をまとめた論文の投稿準備を行っている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Positive feedback of NR2B-containing NMDA receptor activity is the initial step toward visual imprinting: a model for juvenile learning. (2015)
  • Author(s): Nakamori T, Sato K, Kinoshita M, Kanamatsu T, Sakagami H, Tanaka K, Ohki-Hamazaki H.
  • Journal Title: Journal of Neurochemistory Volume: 132 Issue: 1 Pages: 110-123
  • DOI: 10.1111/jnc.12954
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] パルブアルブミン細胞による神経回路の制御が刷込み学習の成立に重要である (2015)
  • Author(s): 中森智啓、加藤智美、阪上洋行、浜崎浩子
  • Organizer: 第38回鳥類内分泌研究会
  • Place of Presentation: 兵庫県立コウノトリの郷公園（兵庫県・豊岡市）
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] The role of glucose and lactate in regulation of food intake in the ventromedial hypothalamic nucleus. (2015)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Hiroko Ohki-Hamazaki, Katsushige Sato
  • Organizer: Neuro 2015
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-29
• [Presentation] The role of glucose and lactate in regulation of food intake in the ventromedial hypothalamic nucleus (2015)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Hiroko Ohki-Hamazaki, Katsushige Sato
  • Organizer: Neuro 2015
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Neural activation of the ventromedial hypothalamic nucleus in chick is essential for feeding regulation. (2014)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Ryo Nagashima, Hiroko Ohki-Hamazaki, Katsushige Sato
  • Organizer: 38th Annual Meeting of Japanese Avian Endocrinology
  • Place of Presentation: 紀州鉄道熱海ホテル（静岡県・熱海市）
  • Year and Date: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [Presentation] Mechanism of feeding regulation by lactate in the ventromedial hypothalamic nucleus in chick (2014)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Hiroko Ohki-Hamazaki, Katsushige Sato
  • Organizer: 日仏生物研究会 第181回 例会
  • Place of Presentation: 京都産業大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-12-06
• [Presentation] NR2B-dependent neural plastic changes constitute the initial step of juvenile learning. (2014)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Katsushige Sato, Masae Kinoshita, Kohichi Tanaka and Hiroko Ohki-Hamazaki
  • Organizer: Neuro 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Visual imprinting in chicks requires activation of highly-expressed NR2 B-containing NMDA receptors in the neural circuit of the hyperpallium. (2014)
  • Author(s): Tomoharu Nakamori, Katsushige Sato, Masae Kinoshita, Tomoyuki Kanamatsu, Kohichi Tanaka, and Hiroko Ohki-Hamazaki
  • Organizer: Avian Model Systems
  • Place of Presentation: USA ; NY ; Cold Spring Harbor
  • Year and Date: 2014-03-06
• [Presentation] NR2Bサブタイプを持つNMDA受容体の幼児期学習における役割 (2013)
  • Author(s): 中森智啓、佐藤勝重、木下雅恵、金松知幸、田中光一、浜崎浩子
  • Organizer: 日仏生物学会
  • Place of Presentation: 日仏会館(東京都渋谷区)
  • Year and Date: 2013-06-08
• [Remarks] 北里大学 一般教育部生物・大学院医療系研究科 浜崎浩子研究グループ
  • URL: http://www.clas.kitasato-u.ac.jp/bio/personal/hamazaki/sub3d.html
• [Remarks] 北里大学 一般教育部生物・大学院医療系研究科 浜崎浩子 研究グループ
  • URL: http://www.clas.kitasato-u.ac.jp/bio/personal/hamazaki/index2b.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.clas.kitasato-u.ac.jp/bio/personal/hamazaki/index2b.html