Role of the gap junction network in the formation of cell type-specific neural circuits during developmental
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19K06887
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
Tamagawa Nao 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 秀信 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | gap junction / 大脳皮質 / 同期活動 / 回路形成 / gap junctionネットワーク / 発達期 / 神経回路形成 / 細胞種特異性 |
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| Outline of Research at the Start |
大脳皮質の興奮性細胞には複数の種類が存在し、それぞれ独自の神経回路を持つことで高度な脳機能を形作っていると考えられる。こうした細胞種特異的な神経回路が作られるメカニズムはよくわかっていない。応募者らは最近、生後１週の発達期マウス大脳皮質において、第５層の２種類の主要な興奮性細胞が同種の細胞と選択的にgap junction（GJ）で結合する精密なネットワークを持つことを明らかにした。GJネットワークは生後２週目に消失したことから、大脳皮質の神経回路形成に特化した機能を持つことが期待される。本研究課題では、細胞種特異的な神経回路形成におけるGJネットワークの役割を解き明かす。
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| Outline of Final Research Achievements |
Applicants have recently shown that in developing mice at one week of age, excitatory neurons in the neocortex have a precise network of gap junction in which neurons selectively connect with cells of the same type (Science, 358, 610, 2017), and that activity levels of neurons that are connected by gap junction are homogenized (Neuroscience, 406, 554, 2019). To understand the contribution of activity level regulation to circuit formation, we artificially enhanced activity level by forced expression of Cav1.2 in layer 2/3 cells, which affected neuronal migration and callosal axon projections. The results of this study were published recently (Frontiers in Neuroscience, 15(747951), 2021).
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、神経回路の発達時期に細胞内Ca2+シグナルが適切に調節されている必要があることを明らかにした。gap junctionはCa2+を含むイオンと小分子を通す細胞間結合であることから、細胞内Ca2+シグナルを調節することで神経回路形成を制御していることが期待される。gap junctionを構成するコネキシン遺伝子は自閉症のde novo変異遺伝子の１つであり、またてんかんとの関連もよく知られている。発達期のgap junctionネットワークの異常は大脳皮質の回路形成異常を介して疾患脳に至る可能性が示唆され、今後の研究により発症機序の解明や予防・治療法の開発につながることが期待される。
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Report
(4 results)
Research Products
(8 results)
