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運動学習時の小脳シナプス可塑性発現解析

Research Project

Project/Area Number 17J07402
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

井下 拓真  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords小脳 / シナプス可塑性 / ノルエピネフリン / 長期抑圧 / β型アドレナリン受容体 / プロテインキナーゼA / 片葉 / 運動学習 / 視機性眼球運動
Outline of Annual Research Achievements

小脳は動物の滑らかな運動の制御・学習を担っている。運動学習の細胞レベルの仕組みとして、小脳の平行線維‐プルキンエ細胞間(PF-PC)シナプスの情報伝達効率が長期的に減弱する、長期抑圧(LTD)が注目されてきた。一方で、神経修飾物質の一つであるノルエピネフリン(NE、別名ノルアドレナリン)が小脳において運動学習に寄与することが報告されている。しかし、NEとLTDが独立に運動学習に寄与するのか、もしくは両者の間に相互作用があるのかについては報告がない。そこで、本研究ではNEがPF-PCシナプスのLTDに影響する可能性を検討した。運動学習へのNE、LTD各々の寄与が独立に報告されている小脳片葉と呼ばれる領域に注目して、片葉切片のプルキンエ細胞からホールセルパッチクランプ記録を行った。
前年度までには、NE受容体のサブタイプの一つであるβ型アドレナリン受容体(β-AR)の作動薬やNEがPF-PCシナプスのLTDを起こりやすくすることを明らかにした。本年度はNEがLTDを起こりやすくする分子経路について調べた。パッチクランプ記録時にNEとβ-AR阻害薬を同時に投与すると、NEによるLTD誘導促進の効果が認められなくなった。このことから、NEはβ-ARの活性化を介してLTDを起こりやすくすることが分かった。β-ARはGs型のGタンパク質共役型受容体であり、その下流でcAMP濃度を増加させ、プロテインキナーゼA(PKA)を活性化する。プルキンエ細胞内にPKAの阻害剤を投与したところ、β-ARアゴニストがLTDを起こりやすくする作用が認められなかった。また、プルキンエ細胞内にPKAの活性剤を投与したところ、PF-PCシナプスのLTDが起こりやすくなった。
以上の結果より、NEはβ-AR、PKAの活性化を介してPF-PCシナプスのLTDを起こりやすくする作用があることが分かった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] LTDとrebound potentiationのOKR制御における役割2019

    • Author(s)
      井下拓真、平野丈夫
    • Journal Title

      Clinical Neuroscience

      Volume: 第37巻 Pages: 940-942

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Occurrence of long-term depression in the cerebellar flocculus during adaptation of optokinetic response.2017

    • Author(s)
      Inoshita Takuma, Hirano Tomoo
    • Journal Title

      Elife

      Volume: 7 Pages: 1-10

    • DOI

      10.7554/elife.36209

    • NAID

      120006466595

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Different effects of noradrenaline on synaptic transmission and long-term depression at parallel fiber to Purkinje neuron synapses among cerebellar areas2019

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo Hirano
    • Organizer
      第42回 日本神経科学大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of β-adrenergic receptor on long-term depression at parallel fiber to purkinje neuron synapses in the cerebellar flocculus2019

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo Hirano
    • Organizer
      NEUROSCIENCE 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term depression in the cerebellar flocculus during adaptation of optokinetic response2018

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo Hirano
    • Organizer
      新学術領域研究「人工知能と脳科学」「適応回路シフト」合同領域会議
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of reflex eye movement and its adaptation by norepinephrine in the cerebellar flocculus2018

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo Hirano
    • Organizer
      第41回 日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of motor learning and synaptic plasticity by β-adrenergic receptor in the cerebellar flocculus2018

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo Hirano
    • Organizer
      The 75th FUJIHARA Seminar
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suppression of cerebellar long-term depression after adaptation of optokinetic response2017

    • Author(s)
      Takuma Inoshita, Tomoo HIrano
    • Organizer
      第5回「適応回路シフト」領域会議(夏の班会議)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 視機性眼球運動の適応に際しての小脳シナプス伝達減弱2017

    • Author(s)
      井下拓真、平野丈夫
    • Organizer
      第110回近畿生理学談話会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of reflex eye movements by β- and α2-adrenergic receptors in the cerebellar flocculus2017

    • Author(s)
      Tomoo Hirano, Asako Funaki, Takuma Inoshita
    • Organizer
      新学術領域「適応回路シフト」国際シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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