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脳障害後の神経回路再編促進モデルによる回路シフトの解析

Publicly Offered Research

Project AreaMechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
Project/Area Number 17H05556
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

上野 将紀  新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords脳脊髄障害 / 神経回路 / 再編 / 皮質脊髄路 / 軸索伸長 / 神経科学 / 脳神経疾患 / 脳障害
Outline of Annual Research Achievements

脳において神経の軸索の伸長や再生が起こりにくい大きな要因に、①軸索の周囲環境に存在する軸索伸長阻害因子(外的要因)、②軸索伸長をうながす神経細胞内シグナルの枯渇(内的要因)、の2つが示されている。本研究では、これらの外的、内的要因を取り除くことが可能な遺伝子改変マウスによって、障害後の運動回路の再編や機能の回復を促進することができるか検証することを目的とする。特に、大脳皮質と脊髄をつなぎ自発的あるいは巧緻的な運動に必要とされる皮質脊髄路をターゲットとする。本年度は、外的、内的要因を標的としたシングル、ダブル、トリプルノックアウトマウスにおいて、皮質脊髄路の再編が促されるかどうかを検証するため、脊髄損傷モデルを構築した。皮質脊髄路の軸索を順行性神経トレーサーでラベルし、損傷後の軸索の伸長や退縮の度合いを評価した。その結果、外的要因を阻害したマウスでは、損傷による切断後の軸索の退縮が顕著に抑制された。一方、内的要因を克服したマウスでは、損傷による切断後の軸索の伸長が顕著に増加した。こうした変化が、回路の再編を促進するかを明らかにするため、経シナプス逆行性ウイルストレーサーを用いて、神経回路の接続解析を行った。その結果、これらのダブルノックアウトマウスにおいて、筋と大脳皮質を結ぶ回路の再編が増えることが明らかとなった。本研究の結果から、外的、内的要因は、神経回路の再生を阻む異なる過程に関わっていることがわかった。さらにこれらの要因を阻害することで、神経回路の再編を促進することが可能であることが示された。本研究の成果は、脳脊髄の障害に対し、外的、内的要因双方を標的として、機能回復をもたらす治療法の開発に貢献すると期待される。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 9 results) Remarks (1 results)

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    • Author(s)
      Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone SA, Goulding M, Baccei ML, Yoshida Y.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 23 Issue: 5 Pages: 1286-1300

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.03.137

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    • Author(s)
      Tanaka T, Shimizu S, Ueno M, Fujihara Y, Ikawa M, Miyata S.
    • Journal Title

      EBioMedicine

      Volume: 30 Pages: 62-73

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2018.03.018

    • NAID

      120006957428

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  • [Journal Article] 脳・脊髄の障害による神経-免疫制御システムの破綻2018

    • Author(s)
      上野将紀
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 36 Pages: 370-376

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  • [Journal Article] 特集 ミクログリアと精神・神経疾患 ミクログリアと脳発達2017

    • Author(s)
      上野将紀
    • Journal Title

      BRAIN and NERVE

      Volume: 69 Issue: 9 Pages: 985-997

    • DOI

      10.11477/mf.1416200858

    • ISSN
      1344-8129, 1881-6096
    • Year and Date
      2017-09-01
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  • [Journal Article] Rewiring of neural circuits and functional recovery following brain and spinal cord injuries2017

    • Author(s)
      上野将紀
    • Journal Title

      Leading Author's

      Volume: 6 Pages: e003

    • DOI

      10.7875/leading.author.6.e003

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  • [Presentation] Functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior.2019

    • Author(s)
      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
    • Organizer
      第9回 脳研究所国際シンポジウム
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    • Author(s)
      Nakamura Y, Ueno M, Niehaus, Zheng Y, Yoshida Y.
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      第9回 脳研究所国際シンポジウム
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      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
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      Neuroscience 2018
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      上野将紀
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      上野将紀
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  • [Presentation] 巧緻運動を制御する皮質脊髄路の構成と動作原理.Genetic and functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior.2018

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      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
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  • [Presentation] 脊髄損傷後の転写因子によるSemaphorinの発現制御と軸索の再生阻害機序. Semaphorins and their transcriptional regulators limit axonal regeneration after spinal cord injury.2018

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      中村由香、上野将紀、中川浩、Niehaus J、竹林浩秀、Lu QR、高田昌彦、吉田富.
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 脳脊髄の障害と再生2018

    • Author(s)
      上野将紀
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  • [Presentation] 脊髄損傷による自律神経回路の再編と免疫抑制2018

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      上野将紀
    • Organizer
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  • [Presentation] 中枢神経の障害による神経回路の再編と機能の変容2018

    • Author(s)
      上野将紀
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  • [Presentation] Genetic and functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior2018

    • Author(s)
      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y
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  • [Presentation] Functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior2017

    • Author(s)
      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト 2017年度冬のシンポジウム
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  • [Presentation] 脳・脊髄の障害による神経回路の再編と機能回復2017

    • Author(s)
      上野将紀
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      上野将紀
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      Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Niehaus J, Popovich PG, Yoshida Y
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  • [Remarks] 巧みな動作のもとになる,多様な神経回路を発見しました

    • URL

      http://www.bri.niigata-u.ac.jp/result/molepath/001012.html

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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