社会経験の剥奪による前頭前野の機能障害の起点となる神経細胞の解明

• Project/Area Number: 19K17117
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52030:Psychiatry-related
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 岡村 和哉 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (20635734)
• Project Period (FY): 2022-12-19 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: 社会経験 / 内側前頭前皮質 / 発達 / Parvalbmin陽性介在ニューロン / 内側前頭前野

Outline of Research at the Start

ヒトの脳の発達には社会的経験が必要不可欠である。我々の研究グループは、マウスの同腹仔を離乳後2週間(生後21-35日)のみ隔離し社会的刺激を遮断すると、成体での内側前頭前野第5層の一つのサブタイプの錐体細胞のみで興奮性が低下していることを示した。申請者はこの変化が隔離直後ではみられないことを見出した。視覚野など他の脳領域と同様に社会的隔離モデルマウスにおいても、錐体細胞より早期にParvalbmin陽性介在ニューロン(PV-IN)の変化が生じるという仮説に基づき、生後35日における錐体細胞への抑制性入力の変化やPV-INの機能の変化を明らかにし、変化の発端となる脳の責任部位を提示したい。

Outline of Annual Research Achievements

当申請研究は、社会経験による内側前頭前皮質の発達がどのような機序で起こるかを検証するものである。申請者ははじめに内側前頭前野第5層において皮質下に投射する錐体細胞(PH-cell)の電気生理学的性質が正常な社会経験によってどのように変化するのかを観察するために、集団飼育群(GH: Group housed)の各発達段階(生後21日、35日、成体)においてWhole-cell patch clamp法を用い検討した。また、社会経験の剥奪によって同細胞がどのように影響を受けるかを検証するため、隔離飼育直後(生後35日)におけるPH cellの電気生理的性質を検証した。一方で、抑制性ニューロンの変化についても検証を行うため、2020年度から2021年度の計画通り、GAD67-GFPマウスを用いて、同脳領域における介在ニューロンの性質について、Whole-cell patch clamp法を用いて検証を行っている。社会的隔離直後(生後35日)における電気生理学的変化について検証した。まだ測定細胞数は十分とはいえないものの、当初の計画通り進行している。今後測定細胞数の拡大を行うとともに、各細胞を単離してmRNAの測定を行うなど、分子生物学的手法を行い社会経験に伴う前頭葉機能の変化を計測する予定である。
上記により、社会的経験の剥奪による内側前頭前野の興奮性・抑制性ニューロンの発達に
伴う異常の出現を経時的に検証することができ、自閉症スペクトラム症や愛着障害などの精神障害に対する一つの病態を明らかにすることができる可能性があると考えている。

Research Products

• [Presentation] Social isolation affects inhibitory neural circuits of Prefrontal Cortex during development. (2019)
  • Author(s): Okamura K, Kimoto S, Yoshino H, Nishihata Y, Yamaguchi Y, Yamamuro K, Ikehara M, Makinodan M, Ogawa Y, Saito Y, Kishimoto T
  • Organizer: Society for Neuroscience 49th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 社会経験の剥奪による前頭前野の機能障害～起点となる神経細胞の究明 (2019)
  • Author(s): 岡村和哉、芳野浩樹、西畑陽介、紀本創兵、山口泰成、牧之段学、岸本年史
  • Organizer: 第41回日本生物学的精神医学会