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Morphological analysis of Cell type-specific synaptic inputs to Somatostatin-positive cortical inhibitory neurons

Research Project

Project/Area Number 22KJ1876
Project/Area Number (Other) 22J15034 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 48010:Anatomy-related
Research InstitutionJuntendo University (2023)
Kyoto University (2022)

Principal Investigator

高橋 慧  順天堂大学, 大学院医学研究科脳回路形態学, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords大脳新皮質 / 第一次体性感覚野 / GABA細胞 / ソマトスタチン発現細胞 / シナプス / アデノ随伴ウイルスベクター / ソマトスタチン発現神経細胞 / ウイルスベクター / 組織透明化法
Outline of Research at the Start

大脳皮質GABA細胞の約3割を占めるソマトスタチン発現細胞(SOM細胞)は、様々な興奮性や抑制性入力を収束させることで、出力先の興奮性細胞のシナプス入力応答性を制御する。樹状突起や細胞体へ形成されるシナプス入力は、その空間配置に応じて修飾や統合を受け、神経細胞の発火特性に大きく影響を及ぼす。そのため「どのシナプスがどこにどれだけ入力するか」という「シナプス入力様式の特異性」が、神経細胞が行う修飾や統合の様態(計算原理)の理解に必要である。本研究ではマウス第一次体性感覚野の第5層SOM細胞に対する特異的なシナプス入力様式を形態学的に明らかにし、モデル化を通じて入力の修飾や統合の様態を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質GABA細胞の約3割を占めるソマトスタチン発現細胞(SOM細胞)は、様々な興奮性や抑制性入力を収束させることで、出力先の興奮性細胞のシナプス入力応答性を制御する。樹状突起や細胞体へ形成されるシナプス入力は、その空間配置に応じて修飾や統合を受け、神経細胞の発火特性に大きく影響を及ぼす。そのため「どのシナプスがどこにどれだけ入力するか」という「シナプス入力様式の特異性」が、神経細胞が行う修飾や統合の様態(計算原理)の理解に必要である。本研究ではマウス第一次体性感覚野の第5層SOM細胞に対する特異的なシナプス入力様式を明らかにすることを目的に、形態学的な解析を行った。
アデノ随伴ウイルスベクターを用いた膜移行GFPによるSOM細胞の標識、スライス標本における蛍光チラミドを用いたシグナル増感法と組織透明化手法を用いた3次元形態再構築、スライス標本から作成した再薄切切片における免疫染色によるシナプス入力部位の推定、という一連の実験系を確立した。3次元形態データに基づいて分類したSOM細胞各サブタイプ毎に、興奮性および抑制性シナプス入力の空間密度分布の解析を行った。SOM細胞に対する皮質細胞と視床細胞に由来する興奮性シナプス入力は細胞体近傍の樹状突起に多く入力している一方、抑制性シナプス入力は樹状突起遠位部に多く入力する傾向を示していた。また樹状突起の局所において興奮性シナプス入力の密度が高くなるホットスポットや、過去に殆ど報告されていない細胞種間のシナプス結合の存在を定量的に見出した。今後、本研究で得られた正常状態における特異的なシナプス入力パターンを心理ストレスモデルなどの疾患モデルとの間での比較を行うことで、これらのシナプス入力様式がもつ機能的、生理学的な意義を探索をさらに進めていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Preferential arborization of dendrites and axons of parvalbumin- and somatostatin-positive GABAergic neurons within subregions of the mouse claustrum2023

    • Author(s)
      Takahashi Megumu、Kobayashi Tomoyo、Mizuma Haruhi、Yamauchi Kenta、Okamoto Shinichiro、Okamoto Kazuki、Ishida Yoko、Koike Masato、Watanabe Masahiko、Isa Tadashi、Hioki Hiroyuki
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 190 Pages: 92-106

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.11.008

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Specific AAV2/PHP.eB-mediated gene transduction of CA2 pyramidal cells via injection into the lateral ventricle2023

    • Author(s)
      Okamoto Kazuki、Kamikubo Yuji、Yamauchi Kenta、Okamoto Shinichiro、Takahashi Megumu、Ishida Yoko、Koike Masato、Ikegaya Yuji、Sakurai Takashi、Hioki Hiroyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 323-323

    • DOI

      10.1038/s41598-022-27372-8

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Tissue Clearing Method for Neuronal Imaging from Mesoscopic to Microscopic Scales2022

    • Author(s)
      Yamauchi Kenta、Okamoto Shinichiro、Takahashi Megumu、Koike Masato、Furuta Takahiro、Hioki Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Visualized Experiments

      Volume: NA Issue: 183 Pages: 183-183

    • DOI

      10.3791/63941

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluorochromized tyramide-glucose oxidase as a multiplex fluorescent tyramide signal amplification system for histochemical analysis.2022

    • Author(s)
      Yamauchi K, Okamoto S, Ishida Y, Konno K, Hoshino K, Furuta T, Takahashi M, Koike M, Isa K, Watanabe M, Isa T, Hioki H.
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 14807-14807

    • DOI

      10.1038/s41598-022-19085-9

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Protocol for multi-scale light microscopy/electron microscopy neuronal imaging in mouse brain tissue2022

    • Author(s)
      Yamauchi Kenta、Furuta Takahiro、Okamoto Shinichiro、Takahashi Megumu、Koike Masato、Hioki Hiroyuki
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 101508-101508

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101508

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Photo-conversion of fluorescent Nissl staining dyes as landmarks for light microscopic observation of neuronal tissues2024

    • Author(s)
      髙橋慧, 山内健太, 孫在隣, 小池正人, 古田貴寛, 日置寛之
    • Organizer
      第129回日本解剖学会全国学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Claustral subregions of mice are preferentially arborized with the dendrites and axons of parvalbumin- and somatostatin-positive GABAergic neurons.2024

    • Author(s)
      Megumu Takahashi, Tomoyo Kobayashi, Haruhi Mizuma, Shinichiro Okamoto, Kenta Yamauchi, Kazuki Okamoto, Yoko Ishida, Masato Koike, Masahiko Watanabe, Tadashi Isa, Hiroyuki Hioki
    • Organizer
      The 21st Congress of the International Federation Association of Anatomists
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Subregional arborization patterns of parvalbumin- and somatostatin-positive GABAergic neurons in the mouse claustrum2024

    • Author(s)
      Megumu Takahashi, Tomoyo Kobayashi, Haruhi Mizuma, Shinichiro Okamoto, Kenta Yamauchi, Kazuki Okamoto, Yoko Ishida, Masato Koike, Masahiko Watanabe, Tadashi Isa, Hiroyuki Hioki
    • Organizer
      Neuroscience 2024, Society for Neuroscience
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of photo-conversion of fluorescent Nissl staining dye as a landmark for neuronal circuits imaging across varying magnifications in light microscopic observation.2023

    • Author(s)
      髙橋慧, 山内健太, 孫在隣, 小池正人, 古田貴寛, 日置寛之
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Preferential arborization of dendrites and axons of parvalbumin- and somatostatin-positive GABAergic neurons within subregions of the mouse claustrum.2023

    • Author(s)
      髙橋慧、小林朋世、水間温日、岡本慎一郎、山内健太、岡本和樹、石田葉子、小池正人、渡辺雅彦、伊佐正、日置寛之
    • Organizer
      第128回日本解剖学会全国学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Morphological analysis of GABAergic neurons in the mouse claustrum.2022

    • Author(s)
      Megumu Takahashi, Tomoyo Kobayashi, Shinichiro Okamoto, Kenta Yamauchi, Kazuki Okamoto, Masato Koike, Tadashi Isa, Hiroyuki Hioki
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Preferential arborization of dendrites and axons of parvalbumin- and somatostatin-positive GABAergic neurons within subregions of the mouse claustrum2022

    • Author(s)
      高橋慧、小林朋世、水間温日、岡本慎一郎、山内健太、岡本和樹、小池正人、渡辺雅彦、伊佐正、日置寛之
    • Organizer
      第110回日本解剖学会関東支部学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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