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The mechanism for the formation of compensatory circuits after brain injury by synaptic plasticity

Research Project

Project/Area Number 21H03294
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

Jitsuki Susumu  三重大学, 医学系研究科, 准教授 (10546675)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
KeywordsAMPA受容体 / 機能回復 / CALI法
Outline of Research at the Start

脳は損傷を受けた時に残存する領域において運動の機能的地図を再編成させることにより損傷から機能を回復する。このような脳損傷後の機能回復の実体は明らかではなかった。申請者らは損傷周囲においてリハビリテーション依存的にAMPA受容体シナプス移行を促進することにより大脳皮質損傷後の機能回復を誘導することを明らかにした。しかしながらAMPA受容体シナプス移行が促進することで損傷周囲の神経細胞がどのように運動機能を補ったのかについては不明である。
本研究では大脳皮質損傷後の損傷周囲におけるAMPA受容体シナプス移行がどのように失われた運動機能の回復を誘導するのかについて解明することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

It has previously shown that rehabilitation-dependent delivery of the AMPA receptor into synapses leads to functional recovery after cortical injury. However, it is unclear how the synaptic accumulation of AMPA receptors compensates for motor function. To elucidate the function of AMPA receptors accumulated in the peri-injury area, we attempted to manipulate them spatiotemporally in individual animals using an optogenetic approach (CALI method). In this study, we established a subunit-specific optical inactivation of AMPA receptor subunits such as GluA1/1 and GluA2/3 in vitro and in vivo.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、脳損傷からの回復のための薬剤等による治療介入が注目されてきているが、正常に機能が回復するためには適切な回路が形成される必要がある。一方で不適切な回路の形成が誘導されることにより筋の緊張が亢進する痙縮を引き起こしたり、自律神経過反射を呈することもある。このようなことから機能回復を誘導するためには、単に薬剤等による介入で特定の標的分子の制御や標的部位の活動を制御するだけでは不十分であり、適切な回路を形成することが重要となる。本研究成果により将来的に脳損傷による機能低下だけではなく、神経変性疾患で機能が低下した状態からの機能回復の促進技術への発展も期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Chromophore-assisted light inactivation of target proteins for singularity biology2024

    • Author(s)
      Shidara Hisashi、Jitsuki Susumu、Takemoto Kiwamu
    • Journal Title

      Biophysics and Physicobiology

      Volume: 21 Issue: Supplemental Pages: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v21.s009

    • ISSN
      2189-4779
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CRMP2 binding compound accelerates functional recovery from central nervous system damage2022

    • Author(s)
      Jitsuki Susumu
    • Journal Title

      Folia Pharmacologica Japonica

      Volume: 157 Issue: 4 Pages: 244-247

    • DOI

      10.1254/fpj.22011

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] サブユニット特異的なAMPA受容体の光操作2023

    • Author(s)
      實木 亨
    • Organizer
      第46回 日本神経組織培養研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] AMPA 受容体サブユニット特異的な記憶の制御2023

    • Author(s)
      實木 亨
    • Organizer
      第8回 脳と心の研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 海馬GluA2/3 AMPA受容体に対する光不活性化2023

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical inactivation of hippocampal GluA2/3 AMPA receptor.2023

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 海馬GluA2/3 AMPA受容体に対する光不活性化2022

    • Author(s)
      實木 亨
    • Organizer
      第7回 脳と心の研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Optical inactivation technology for GluA2/3 AMPA receptor.2022

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] GluA2/3 AMPA受容体複合体に対する光不活性化技術2022

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] GluA2/3 AMPA受容体に対する光不活性化技術の開発と応用2021

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] GluA2/3 AMPA受容体複合体に対する光不活性化技術2021

    • Author(s)
      實木 亨、高橋 琢哉、竹本 研
    • Organizer
      第64回日本神経化学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シナプス可塑性による脳損傷後の機能代償回路の形成機構2021

    • Author(s)
      實木 亨
    • Organizer
      第43回神経組織培養研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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