| Project/Area Number |
19K16280
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences (2021-2023)
Toho University (2019) |
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Principal Investigator |
石原 義久 生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 特任助教 (30802532)
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| Project Period (FY) |
2021-03-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 海馬台 / 海馬体 / 情動記憶 / 報酬系 / 免疫組織化学 / 神経回路 / アルツハイマー病 / インターニューロン / 海馬 / 記憶 / 情動 / 神経結合 / 電気生理学 / 行動実験 / 空間記憶 / 膨大部後皮質 / 注入実験 / DAAD / 神経結合研究 |
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| Outline of Research at the Start |
記憶の形成と忘却の神経基盤として知られる海馬体は、歯状回・海馬・海馬台(subiculum)から成り、齧歯類の場合、背側が空間記憶、腹側が情動記憶の形成に関与する。空間記憶に関しては飛躍的に解明が進みつつあるが、情動記憶の解明は十分とは言えない。
申請者が免疫染色により新たに定義したマウスおよびラットの腹側海馬台近位部の情動記憶回路網を詳細に探求することで、腹側海馬台の近位部が情動記憶の成立基盤であるという仮説を検証する。マウスおよびラットの情動記憶はヒトのエピソード記憶と比較され、共通する側面も有することから、その神経基盤の解明は、ヒトの記憶学習と認知症病態の理解促進に寄与すると考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海馬体の出力部である海馬台の近位部（Sub2）の形態と機能、とりわけ、「情動記憶」との関係を解明する試みです。損傷実験等により、海馬体は背側が空間記憶に、腹側が情動記憶に必須であることが知られていますが、免疫染色により、Sub2が海馬台遠位部（Sub1）とは全く異なるタンパク質発現を示し、海馬台全体に対するSub2の割合が腹側ほど大きくなることから、Sub2が情動記憶の神経基盤であることが予想されました。
それを確かめるために、情動や報酬学習に関係の深い側坐核に逆行性トレーサーを注入したところ、Sub2中層から側坐核シェルへの投射が確認できました。次に、このSub2－側坐核投射ニューロンに対する入力元を調べるために、大阪大の孫在隣先生と共同で、偏桃体のBLA核に順行性トレーサーを注入したところ、その軸索終末はSub2の表層に集中することが判明したため、入力元のリストから除外されました。第2の候補として、視床の結合核からSub2－側坐核ニューロンへの入力を、cre-loxPシステムのAAVと、Tet-offシステムのAAV、2つのシステムを電子顕微鏡と組み合わせて確認する計画を立て、鹿児島大の倉本恵梨子先生との共同研究を開始したところです。
また、Sub2－側坐核ニューロンが側坐核においてD1とD2どちらのドーパミン受容体を発現するニューロンにシナプス結合するのかをopto-tagging技術を用いて検証するために、ドイツテュービンゲンのマックスプランク研究所のIvan de Araujo先生の元を訪問し、共同研究の締結にこぎつけました。
さらに、後述するように、海馬台の介在ニューロンの分布地図の作成や、ADモデルマウスを用いた、海馬台におけるアミロイドβの局在解析などと組み合わせることで、Sub2記憶回路の詳細な、より機能的な理解につなげていきたいと考えています。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
共同執筆者の都合により、論文（予定タイトル：Morphological diversity inside the mouse subiculum revealed by a new marker protein fibronectin 1 ）の投稿が遅れていますが、論文としては既に完成しており、2024年度前半の投稿を目指しています。その他はおおむね順調に進展しています。2024年度の4月に異動があり、新しいラボで実験環境を整える必要がありますが、スタートした複数のプロジェクトを軌道に乗せていくことに注力したいと考えています。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、既に完成しているSub2の形態および神経回路に関する論文を投稿し、アクセプトを目指します。
その上で、上記のような実験計画を順次実行に移していきたいと考えています。以下では、「研究実績の概要」欄では説明できなかった２つの実験計画について紹介します。
1つ目の計画は、Sub2－側坐核ニューロンの神経回路を修飾する局所回路の解明です。抑制性のインターニューロンが介在することで、神経回路の出力は正反対になり得ますが、海馬台のインターニューロンの分布については先行研究がほぼなく、まずは海馬台のマーカーと多重染色することで、PV、SOM、CRなどの代表的なインターニューロンの分布地図を作製することからスタートしました。また、VIPインターニューロンの形態全体を可視化できるVIP Cre-tdTomatoマウスの脳を開発者のCheng-Chang Lien先生（台湾の国立陽明交通大学）から頂き、解析することになりました。
さらに、想定通りSub2が記憶や強化学習にとって重要な脳部位であるならば、その損傷は認知症の発症につながると想定されます。そこで、次のステップとして、Sub2とアルツハイマー型認知症（AD）との関連を調べる研究もスタートさせました。先行研究により、ADの初期段階において、認知症の原因物質だと考えられているアミロイドβが海馬台に集積することが知られていますが、その正確な局在については確かめられていません。そこで、名古屋市立大学の齊藤貴志先生に提供して頂いたADモデルマウスの灌流固定脳を免疫染色することで、海馬台におけるアミロイドβの局在を明らかにする実験を開始しました。これにより、アミロイドβがSub1とSub2どちらに多いのか、何層に集中しているのか等の情報が得られれば、AD発症の神経基盤の解明につながり、ADの治療や薬の標的を明らかにすることが期待されます。
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