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大脳新皮質VIP陽性抑制性ニューロンの個々から集団にわたる特異的結合様式の解析

Research Project

Project/Area Number 16H07425
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nerve anatomy/Neuropathology
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

孫 在隣  生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, NIPSリサーチフェロー (40780333)

Project Period (FY) 2016-08-26 – 2018-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords大脳新皮質 / 局所回路 / 抑制性神経細胞 / VIP陽性細胞 / シナプス入力 / アデノ随伴ウイルスベクター / 遺伝子工学 / 免疫組織化学 / 神経科学 / 解剖学 / 神経解剖学
Outline of Annual Research Achievements

大脳新皮質は感覚、運動といった多様な情報を、新皮質固有の複雑なニューロンネットワークにより処理していると考えられている。本研究課題では、新皮質局所の情報処理を促進させる役割を担うとされる血管作動性腸管ペプチド(VIP)陽性抑制性ニューロンに着目し、「個々のVIP細胞」「VIP細胞の細胞集団」を取り巻く特異的入出力構造を明らかにすることで、新皮質局所の活動性制御機構に迫った。
まず、ニューロン特異的高発現型アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを開発した。ニューロン特異的プロモータとTet-Offシステムを組み合わせたAAV-SynTetOffにより、従来のAAVベクターの約40倍もの発現量を獲得することに成功した(Sohn et al., PLoS ONE, 2017)。
このAAVベクター等を用いてマウス第一次体性感覚野第2/3層VIP細胞を蛍光標識し、免疫組織化学を組み合わせることで、VIP細胞へのシナプス入力密度を評価したところ、VIP細胞は、傍細胞体部位(細胞体や近位樹状突起)と遠位樹状突起とで異なる細胞種からのシナプス入力を受けることがわかった(Sohn et al., Front Neuroanat, 2016)。
また、VIP細胞の細胞集団としての入出力を俯瞰するため、AAVベクターを用いて、「入力部位(細胞体や樹状突起)」と「出力部位(軸索)」を別々に可視化する方法を編み出した。この「入力部位」と「出力部位」の分布の差を評価することで、一つ一つのニューロンを再構築することなく、細胞集団としての入出力フローを確認したところ、VIP細胞の入力部位と出力部位は、皮質表面に対して水平方向(層構造)や垂直方向(カラム構造)において特異的な構造を有することが判明した(Sohn et al., PLoS ONE, 2017)。
以上のことから、大脳新皮質に存在する多様なニューロンは、複雑な回路構造を持つ一方で、決して乱雑な構造ではなく、特異的な回路構造を取り、その結合様式は一定の秩序・特異性が存在することがわかった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] A Single Vector Platform for High-Level Gene Transduction of Central Neurons: Adeno-Associated Virus Vector Equipped with the Tet-Off System.2017

    • Author(s)
      Sohn J, Takahashi M, Okamoto S, Ishida Y, Furuta T, Hioki H.
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: e0169611-e0169611

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0169611

    • NAID

      120005954461

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Differential Inputs to the Perisomatic and Distal-Dendritic Compartments of VIP-Positive Neurons in Layer 2/3 of the Mouse Barrel Cortex.2016

    • Author(s)
      Sohn J, Okamoto S, Kataoka N, Kaneko T, Nakamura K, Hioki H.
    • Journal Title

      Front Neuroanat

      Volume: 10 Pages: 124-124

    • DOI

      10.3389/fnana.2016.00124

    • NAID

      120005997790

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Differential inputs to the perisomatic and distal-dendritic compartments of VIP-positive neurons in layer 2/3 of the mouse barrel cortex2017

    • Author(s)
      Jaerin Sohn, Shinichiro Okamoto, Naoya Kataoka, Takeshi Kaneko, Kazuhiro Nakamura, Hiroyuki Hioki
    • Organizer
      Max Planck / HHMI Connectomics Conference
    • Place of Presentation
      Harnack-Haus, The Conference Venue of the Max Planck Society, Berlin, Germany
    • Year and Date
      2017-04-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウス大脳新皮質VIP陽性抑制細胞への細胞種・部位特異的入力2017

    • Author(s)
      孫 在隣
    • Organizer
      第6回 生理研-霊長研-脳研 合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      新潟大学脳研究所 統合脳機能研究センター(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2017-03-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Differential Inputs to the Perisomatic and Distal-Dendritic Compartments of VIP-Positive Neurons in Layer 2/3 of the Mouse Barrel Cortex2016

    • Author(s)
      Jaerin Sohn, Shinichiro Okamoto, Naoya Kataoka, Takeshi Kaneko, Kazuhiro Nakamura, Hiroyuki Hioki
    • Organizer
      The 7th International Neural Microcircuit Conference
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • Year and Date
      2016-12-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-09-02   Modified: 2018-01-16  

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