海馬CA2野再帰回路の機能解明

• Project/Area Number: 19J01590
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 岡本 和樹 順天堂大学, 順天堂大学大学院神経機能構造学講座, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 海馬

Outline of Research at the Start

本研究は海馬CA2がもつ再帰回路の機能的意義を調べるために人為的な回路編成を試みる。まずは、その回路編成がどのようなパターンで行われるのかを生理学と形態学の二つのアプローチで解析する。さらにその人為的な回路編成を一部のニューロン間のシナプスのみに限定させることで、記憶形成への影響を調べる。そうして再起回路がつなぐニューロンのグループ形成の意義を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

海馬にはCA2野という異質な亜領域がある。CA2野の独自性は近年注目を集めるようになったが、他の領域と比べてあまり研究されてこなかった背景がある。本研究では、研究代表者自身が過去に発見したCA2野の再起回路構造に着目している。この回路構造は海馬では珍しく、従来CA3野にしか存在しないと考えられてきた。現状、再帰回路と機能の因果性を直接示した研究はないものの、CA3野が担う学習や記憶に関連した機能を持つものとされている。これはCA2野にも当てはまるのかは定かではない。そこで、新たに発見したCA2野の再起回路がCA3野と類似した機能を持つのか、あるいは独自の機能を持つのかを解明することを目的とする。CA2野は小さな領域であるため、実験的なアプローチが難しい。また、再起回路というシナプス結合の検出・操作にも電気生理学的、形態学的な手法を要する。
そこで本年度は、海馬CA2野を優先して標識するツールを発見した。これは従来のCre/loxPシステムと遺伝子組み換えマウスを用いた手法とは異なるアプローチであり、野生型マウスに対してCA2特異的な操作を可能とするものである。さらに、この手法によって、当初の課題であった海馬CA2錐体細胞へのスパースな遺伝子導入を実現することができた。現在はCA2錐体細胞の一部にだけチャネルロドプシンを発現させることで、未発現細胞をコントロールとしながら、CA2内部のシナプス結合性の検証を進めている。海馬CA2野を標識するツールについても並行して論文発表を準備中である。

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。

Research Products

• [Journal Article] Tb3+-doped fluorescent glass for biology (2021)
  • Author(s): Okamoto Kazuki、Ebina Teppei、Fujii Naoki、Konishi Kuniaki、Sato Yu、Kashima Tetsuhiko、Nakano Risako、Hioki Hiroyuki、Takeuchi Haruki、Yumoto Junji、Matsuzaki Masanori、Ikegaya Yuji
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Issue: 2 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd2529
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Astrocytic cAMP modulates memory via synaptic plasticity (2021)
  • Author(s): Zhou Zhiwen、Okamoto Kazuki、Onodera Junya、Hiragi Toshimitsu、Andoh Megumi、Ikawa Masahito、Tanaka Kenji F.、Ikegaya Yuji、Koyama Ryuta
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 118 Issue: 3 Pages: 2016584118-2016584118
  • DOI: 10.1073/pnas.2016584118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exercise Reverses Behavioral and Synaptic Abnormalities after Maternal Inflammation (2019)
  • Author(s): Andoh Megumi、Shibata Kazuki、Okamoto Kazuki、Onodera Junya、Morishita Kohei、Miura Yuki、Ikegaya Yuji、Koyama Ryuta
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 27 Issue: 10 Pages: 2817-2825.e5
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.05.015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Fluorescent glass pipettes for optically targeted electrophysiological recordings (2019)
  • Author(s): Okamoto K., Fuji N., Ebina T., Konishi K., Sato Y., Kashima T., Nakano R., Hioki H., Takeuchi H., Yumoto J., Matsuzaki M., Ikegaya Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2019
  • Int'l Joint Research