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Microglia roles in cross modal plasticity

Publicly Offered Research

Project AreaInducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms
Project/Area Number 21H05688
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

竹田 育子  名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (30746300)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsミクログリア / 異種感覚の可塑性 / 高次視覚野
Outline of Research at the Start

視覚・聴覚などの感覚喪失・除去において、異種感覚の可塑性が知られている。これは盲のヒトが点字を使用するときに視覚野を使うなど失われた感覚領野を残存する感覚を利用し、残存する感覚の識別力の向上に寄与すると言う概念である。近年感覚除去を施したマウスの回路編成にミクログリアの関与が明らかにされている。このことは異種感覚の可塑性においてもミクログリアが関与・制御している可能性を示唆している。そこで本研究では、知覚の喪失などの変化において、異種感覚領域の結合に対してミクログリアがどのように機能し、その寄与の変容が精神疾患・発達障害に結びつくか?という問いを明らかにしそのメカニズムを多階層的に解析する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では一つの感覚喪失時に残存する感覚の機能が向上する「異種感覚の可塑性」に着目し、機能応答の変化から神経回路の機能的結合の変化、そして結合変化を誘導するミクログリアの遺伝子発現変化を探索することにより神経回路編成における分子基盤まで階層的に検討した。
そのためにこれまで報告されている先天的視覚障害者が点字を読むときに活動する高次視覚野に着目し、先天性の視覚喪失を模倣した単眼遮蔽マウスを用いて検討した。その結果、単眼遮蔽マウスでは高次視覚野(V2L)における神経細胞活動は鋭敏な触覚を必要とするひげ刺激に対する反応性の違いを認めた。さらに一次体性感覚野バレル領域(S1BF)からの投射先である抑制性神経細胞の一種であるPV陽性細胞からの抑制性の入力がミクログリにより除去され、興奮性神経細胞の活動が変化していた。形態を確認するとミクログリアが興奮性神経細胞体周囲にはりつき、興奮性神経細胞へのPV陽性細胞からのシナプスを除去していた。この抑制性シナプスの除去はミクログリアがマトリックスメタロプロテアーゼ9により細胞外基質を溶かし、抑制性シナプスを剥がすことで誘導されていた。これらの変化は感覚識別学習において、単眼遮蔽マウスは高い学習効果を早期に示したことから異種感覚の可塑性に寄与していると考えられた(Hashimoto, Takeda et al., Cell Rep 2023)。
以上より本研究において異種感覚の可塑性はミクログリア誘導性であることを示すことができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of New South Wales(オーストラリア)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Icahn School of Medicine at Mount Sinai(米国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microglia Enable Cross-Modal Plasticity by Removing Inhibitory Synapses2023

    • Author(s)
      Hashimoto A, Kawamura N, Tarusawa E, Takeda I, Aoyama Y, Ohno N, Inoue M, Kagamiuchi M, Kato D, Matsumoto M, Hasegawa Y, Nabekura J, Schaefer A, Moorhouse AJ, Yagi T, Wake H
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: - Issue: 5 Pages: 112383-112383

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112383

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精神疾患における色の作用2023

    • Author(s)
      伊藤 佑華、渋下 碧、竹田 育子、和氣 弘明
    • Organizer
      日本生理学会第100回記念大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Astrocyte-mediated neuronal circuit remodeling in higher visual cortex induced by sensory deprivation2023

    • Author(s)
      竹田 育子、竹井 いずも、青山 友紀、和氣 弘明
    • Organizer
      日本生理学会第100回記念大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Role of microglia in higher visual sensory integration2023

    • Author(s)
      鏡内 麻以、竹田 育子、和氣 弘明
    • Organizer
      日本生理学会第100回記念大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Neuronal circuit for multisensory integration in higher visual cortex2023

    • Author(s)
      井上 澪、橋本 明香里、竹田 育子、加藤 大輔、和氣 弘明
    • Organizer
      IRCN-iPlasticity International Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The role of astrocyte in cross-modal plasticity2023

    • Author(s)
      竹井 いずも、竹田 育子、青山 友紀、和氣 弘明
    • Organizer
      IRCN-iPlasticity International Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The alteration of astrocytes in cross-modal plasticity2022

    • Author(s)
      Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
    • Organizer
      Neuro2022 (第45回神経科学大会)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] アストロサイトが関与する高次視覚野感覚統合機序2022

    • Author(s)
      Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
    • Organizer
      第4回グリアデコ領域会議
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ミクログリアによる異種感覚の可塑性2022

    • Author(s)
      竹田育子
    • Organizer
      学術変革A iPlasticity 夏の領域会議
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] The alteration of astrocytes in cross-modal plasticity2022

    • Author(s)
      Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
    • Organizer
      Neuro2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 「目が見えなくなると触覚が鋭敏になる」メカニズムを解明

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 「目が見えなくなると触覚が鋭敏になる」メカニズムを解明

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/release/2023/04/post_503.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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