海馬ＣＡ３野における神経回路基盤の解明

• Project/Area Number: 16J07503
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡本 和樹 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 海馬 / シナプス結合 / 電気生理学 / 神経細胞 / シナプス / パッチクランプ記録

Outline of Annual Research Achievements

申請研究では、海馬神経細胞の正確なシナプス結合確率およびシナプス強度の測定を目的とした。そうした内在的な結合性のもと、海馬がもっとも効率化された記憶容量と処理能力を持つかを検証した。ひとつひとつのシナプスのつながりは微弱なため、その手段として、単一細胞の活動を記録・制御するパッチクランプ法を複数の神経細胞から同時におこなう必要があった。再帰性シナプス結合の評価のためには数百もの細胞ペアのデータ収集が要求されるが、これまでは設備の関係上２つの細胞からの同時記録が限界であり、データ収集効率の悪さが課題であった。前年度において、国内初となる６つの細胞から記録できる設備を立ち上げ、同時に30もの細胞ペアからパッチクランプ記録が可能となった。申請者はこの技量を向上させ、海馬からの大規模なシナプス回路解析を行った。海馬の亜領域の中には、CA2野という領域が存在する。近年社会記憶などの独自の機能が発見され注目を集めるようになったCA2領域であるが、その神経回路は未知の部分が多い。海馬の計算論を語る上で、CA3の再帰回路は重要な位置づけにあるが、そもそも海馬CA2に再帰回路が存在するのかどうかは長らく謎であった。申請者は海馬CA2野から500ペアの記録に成功し、海馬CA2野の再帰回路を新たに発見した。また、CA1野およびCA3野からの再帰回路シナプス測定も行い、CA2野の神経回路がもつ特徴を見出した。この成果はHippocampus誌に受理された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Immature electrophysiological properties of human-induced pluripotent stem cell-derived neurons transplanted into the mouse cortex for 7 weeks (2019)
  • Author(s): Kayama Tasuku、Okamoto Kazuki、Gao Mengxuan、Ikegaya Yuji、Sasaki Takuya
  • Journal Title: NeuroReport Volume: 30 Issue: 3 Pages: 169-173
  • DOI: 10.1097/wnr.0000000000001178
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recurrent connections between CA2 pyramidal cells (2018)
  • Author(s): Okamoto Kazuki、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Hippocampus Volume: 29 Issue: 4 Pages: 305-312
  • DOI: 10.1002/hipo.23064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GABAergic inhibition reduces the impact of synaptic excitation on somatic excitation (2018)
  • Author(s): Kobayashi Chiaki、Okamoto Kazuki、Mochizuki Yasuhiro、Urakubo Hidetoshi、Funayama Kenta、Ishikawa Tomoe、Kashima Tetsuhiko、Ouchi Ayako、Szymanska Agnieszka F.、Ishii Shin、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: - Pages: 00-00
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.09.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ethanol facilitates socially evoked memory recall in mice by recruiting pain-sensitive anterior cingulate cortical neurons (2018)
  • Author(s): Sakaguchi Tetsuya、Iwasaki Satoshi、Okada Mami、Okamoto Kazuki、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 00-00
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05894-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GABAergic malfunction in the anterior cingulate cortex underlying maternal immune activation-induced social deficits (2018)
  • Author(s): Okamoto Kazuki、Hitora-Imamura Natsuko、Hioki Hiroyuki、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Journal of Neuroimmunology Volume: 321 Pages: 92-96
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2018.06.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hippocampal ripples down-regulate synapses (2018)
  • Author(s): Norimoto Hiroaki、Makino Kenichi、Gao Mengxuan、Shikano Yu、Okamoto Kazuki、Ishikawa Tomoe、Sasaki Takuya、Hioki Hiroyuki、Fujisawa Shigeyoshi、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Science Volume: 359 Issue: 6383 Pages: 1524-1527
  • DOI: 10.1126/science.aao0702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 3-Hz subthreshold oscillations of CA2 neurons in vivo (2016)
  • Author(s): Matsumoto, N. Okamoto, K., Takagi, Y., Ikegaya, Y.
  • Journal Title: Hippocampus Volume: 26 Issue: 12 Pages: 1570-1578
  • DOI: 10.1002/hipo.22657
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Reentrant excitation in hippocampal CA2 microcircuitry (2019)
  • Author(s): 岡本和樹、池谷裕二
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] テルビウムドープガラスの蛍光を手がかりにした標的パッチクランプ法 (2019)
  • Author(s): 岡本和樹、藤井直樹、蛯名鉄平、小西邦昭、佐藤由宇、中野利沙子、日置寛之、山口瞬、竹内春樹、湯本潤司、松崎政紀、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] Hippocampal CA2-CA2 excitatory synapses (2019)
  • Author(s): Okamoto Kazuki、Ikegaya Yuji
  • Organizer: 11th FENS Forum of Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hippocampal CA2-CA2 excitatory synapses (2018)
  • Author(s): Kazuki Okamoto、Yuji Ikegaya
  • Organizer: 11th FENS Forum of Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reentrant excitation in hippocampal CA2 microcircuitry (2018)
  • Author(s): 岡本和樹、池谷裕二
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Exciatory connections between CA2 pyramidal cells (2017)
  • Author(s): Kazuki Okamoto、Yuji Ikegaya
  • Organizer: the 15th Meeting of the Austrian Neuroscience Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Recurrent synapses between CA2 pyramidal cells (2017)
  • Author(s): Kazuki Okamoto、Yuji Ikegaya
  • Organizer: FENS regional meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体動物における海馬CA2野神経細胞の膜電位振動 (2017)
  • Author(s): 松本信圭、岡本和樹、高木夕貴、池谷裕二
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] マウス共感行動の調節におけるオキシトシンの役割 (2017)
  • Author(s): 坂口哲也、岩嵜諭嗣、岡本和樹、池谷裕二
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
• [Presentation] 海馬CA2野の再帰性回路 (2016)
  • Author(s): 岡本和樹、池谷裕二
  • Organizer: 第25回海馬と高次機能学会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府 京都市）
• [Presentation] 生体マウスのCA2錐体細胞における膜電位の3Hz振動 (2016)
  • Author(s): 松本信圭、岡本和樹、高木夕貴、池谷裕二
  • Organizer: 第25回海馬と高次脳機能学会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府 京都市）
• [Presentation] Neocortical GABAergic malfunction underlying ASD-like social deficits (2016)
  • Author(s): Okamoto, K., Kobayashi, C., Hitora-Imamura, N., Hioki, H., and Ikegaya, Y.
  • Organizer: 10th FENS Forum of Neuroscience
  • Place of Presentation: Copenhagen, Denmark
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synaptic connections between hippocampal CA2 pyramidal cells (2016)
  • Author(s): Okamoto, K., and Ikegaya, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2016
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hyperpolarization of CA2 neurons during hippocampal high-frequency oscillation states in vivo (2016)
  • Author(s): Matsumoto, N., Okamoto, K., Takagi, Y., Ikegaya, Y.
  • Organizer: New Zealand Applied Neurosciences Conference 2016
  • Place of Presentation: Auckland, Mew Zealand
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Empathic deficits in a mouse model of autism spectrum disorder. (2016)
  • Author(s): Sakaguchi, T., Iwasaki, S., Okamoto, K., Ikegaya, Y.
  • Organizer: 30th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Int'l Joint Research