延髄下オリーブ核閾値下膜電位オシレーションの分子機構と機能的意義の解明

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 18H04947
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 橋本 浩一 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (00303272)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: resonance特性 / 下オリーブ核 / 膜電位オシレーション / オシレーション

Outline of Annual Research Achievements

延髄下オリーブ核ニューロンは、サイン波状の周期的閾値下膜電位振動（subthreshold membrane potential oscillation: STO）を示すことが知られている。STOを示す多くの神経細胞では、細胞膜が特定の周波数を持つ電流入力を大きな電圧変化として出力する特殊な電気特性（resonance特性）を持つことが知られており、STO発現に必須であると考えられている。昨年度までの解析から、Kv11チャネルの3つのサブタイプのうち2つ（Kv11.1、Kv11.3）がresonance特性を発現する性質を持つことがHEK293細胞の発現系を用いた解析から明らかになっていた。令和元年度は、下オリーブ核のresonance特性におけるKv11チャネルの機能的意義について解析を行った。下オリーブ核ではKv11チャネルのサブタイプの中でKv11.3の発現が優勢であることをIn situ hybridizationおよび抗体染色により明らかにした。機能的意義を解析するために、昨年度以前より作出を進めていたKv11.3チャネルのノックアウトマウスを解析した。その結果、Kv11.3ノックアウトマウスの下オリーブ核においては、膜電位が-60mVから-30mVにおける比較的浅い膜電位におけるresonance特性が消失していることが明らかになった。この膜電位は生体内の下オリーブ核の静止膜電位とほぼ同等であるため、この結果はKv11.3チャネルが膜電位付近のresonance特性の発現に重要な働きをしていることを示す。現在、Kv11チャネルの研究成果について論文を投稿中である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] mGluR1 in cerebellar Purkinje cells is essential for the formation but not expression of associative eyeblink memory (2019)
  • Author(s): Nakao Harumi、Kishimoto Yasushi、Hashimoto Kouichi、Kitamura Kazuo、Yamasaki Miwako、Nakao Kazuki、Watanabe Masahiko、Kano Masanobu、Kirino Yutaka、Aiba Atsu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 7353-7353
  • DOI: 10.1038/s41598-019-43744-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanisms for the resonant property in rodent neurons. (2019)
  • Author(s): Kouichi Hashimoto
  • Journal Title: Neurosci. Res. Volume: - Pages: 5-13
  • DOI: 10.1016/j.neures.2019.12.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microglia permit climbing fiber elimination by promoting GABAergic inhibition in the developing cerebellum (2018)
  • Author(s): Nakayama Hisako、Abe Manabu、Morimoto Chie、Iida Tadatsune、Okabe Shigeo、Sakimura Kenji、Hashimoto Kouichi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2830-2830
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05100-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The anatomical pathway from the mesodiencephalic junction to the inferior olive relays perioral sensory signals to the cerebellum in the mouse. (2018)
  • Author(s): Kubo, R., Aiba, A., Hashimoto, K.
  • Journal Title: Journal of Physiology (London) Volume: 596 Issue: 16 Pages: 3775-3791
  • DOI: 10.1113/jp275836
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 体性感覚の小脳へのsimple spikeを介した信号伝達経路 (2020)
  • Author(s): 久保怜香、橋本浩一
  • Organizer: 第２５回グリアクラブ
• [Presentation] 下オリーブ核のオシレーションの発生機序 (2019)
  • Author(s): 橋本浩一
  • Organizer: 第34回 日本大脳基底核研究会
  • Invited
• [Presentation] 神経細胞のresonance特性におけるKv11チャネルの関与 (2019)
  • Author(s): 松岡 利典, 山崎 美和子, 阿部 学, 松田 由喜子, 森野 豊之, 川上 秀史 , 崎村 建司, 渡辺 雅彦, 橋本 浩一
  • Organizer: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2019
• [Presentation] Degeneration of cerebellar Purkinje cells in the knock-in mice harbouring SCA42 mutation (2019)
  • Author(s): Matsuda Y, Morino H, Kurashige T, Nakayama H, Matsuoka T, Sotomaru Y, Hashimoto K, Kawakami H.
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] The model mouse of spinocerebellar ataxia 42 harbouring a missense mutation of Cacna1g (2018)
  • Author(s): Matsuda Y, Morino Y, Kurashige T, Nakayama H, Matsuoka T, Sotomaru Y, Hashimoto K, Kawakami H
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Perioral sensory signals are transmitted to the cerebellum via the anatomical pathway from mesodiencephalic junction to the inferior olive (2018)
  • Author(s): Kubo R, Aiba A, Hashimoto K
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] マウスヒゲ触覚信号はarea parafascicularis prerubralisから下オリーブ核への経路を経て小脳に伝達される (2018)
  • Author(s): 久保怜香、饗場篤、橋本浩一
  • Organizer: 第70回日本生理学会中国四国地方会
• [Presentation] ミクログリア依存的な生後発達期神経回路再編成の解析 (2018)
  • Author(s): 橋本浩一
  • Organizer: 生理学研究所研究会「シナプス・神経回路機能の時空間制御」
• [Presentation] The perioral sensory signaling pathway for complex spike generation in cerebellar Purkinje cells (2018)
  • Author(s): Kubo R, Aiba A, Hashimoto K
  • Organizer: 9th FAOPS
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] https://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/
• [Remarks] 広島大学 医系科学研究科 神経生理学
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/index.html