アダルトニューロジェネシスによるヘテロ脳回路の動的アセンブル

• Project Area: The study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems
• Project/Area Number: 22120505
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 久恒 辰博 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (10238298)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2010: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 新生ニューロン / 成体神経新生 / 海馬回路 / fMRI / オプトジェネティクス / 記憶 / トランスジェニック動物 / 放射線照射 / コミュニケーション / 光刺激 / チャネルロドプシン

Research Abstract

成体になっても、記憶をつかさどる海馬では、新しくニューロンが生まれ、新しく神経回路ができている。近年の研究から、この新しい神経回路は、社会コミュニケーションの成立に欠かすことができないエピソード記憶の形成や維持に探く寄与していることがわかってきた。そのため、新生ニューロンによって形成される新しい海馬回路を調べ上げること、すなわちアダルトニューロジェネシスによるヘテロ脳回路の動的アセンブルを明らかにすることは、コミュニケーションの脳内機構の理解につながる。本研究では新生ニューロンによって形成される新しい海馬回路を可視化することを研究目的とした。新生ニューロンを除去する方法としては放射線照射を利用し、新しい研究手法であるOpto-fMRIを用い、新生ニューロン回路のあぶり出しを行った。海馬新生ニューロン回路の生理的特性を調べるためにOpto-fMRI解析を行った。Thy1プロモーターの制御下で光感受性チャネルChR2(チャネルロドプシン2)を発現する遺伝子組み換えラットを用い、光ファイバーを海馬歯状回部位に挿入し、MRI装置内で青色半導体レーザー光源(473nm)のを用いて光刺激した。新生ニューロンのはたらきを調べるために、ガンマ線照射(10Gy)により新生ニューロンを除去した遺伝子組み換えラットを準備し、同様の実験を行い、結果をコントロールラットと比較した。光刺激の有無によるBOLD信号の変化を4.7Tesla小動物用MRI(Varian)を用いて導出した。これらのMRIデータを脳機能解析ソフトであるSPMを用いて統計学的に解析し、集団解析を行った。その結果、新生ニューロンを除去した放射線照射ラットでは、コントロールと比較して、CA3領域における有意なBOLD信号の低下が観察された。アダルトニューロジェネシスは海馬回路の機能的連結に深く寄与していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Opto-fMRI analysis for exploring the functional connectivity of the hippocampal formation in rats (2012)
  • Author(s): Abe Y; Sekino M; Terazono Y; Ohsaki H; Fukazawa Y; Sakai S; Yawo H; Hisatsune T
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 74 Pages: 248-255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of mGluR5-signaling in activity-related proliferation of adult hippocampal neural stem cells. (2012)
  • Author(s): Rokuya Nochi, Tomomasa Kato, Jun Kaneko, Yoshie Itou, Hiroshi Kuribayashi, Satoshi Fukuda, Yasushi Terazono, Ayumu Matani, Shigeaki Kanatani, Kazunori Nakajima, and Tatsuhiro Hisatsune
  • Journal Title: Eur. J. Neurosci. Volume: 36 Issue: 3 Pages: 2273-2283
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2012.08128.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cholinergic activation of hippocampal neural stem cells in aged dentate gyrus (2011)
  • Author(s): Itou Y; Nochi R; Kuribayashi H; Saito Y; Hisatsune T
  • Journal Title: Hippocampus Volume: 21 Issue: 4 Pages: 446-459
  • DOI: 10.1002/hipo.20761
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Primate-specific alterations in neural stem/progenitor cells in the aged hippocampus (2011)
  • Author(s): Aizawa K; Ageyama N; Terao K; Hisatsune T
  • Journal Title: Neurobiology of Aging Volume: 32 Issue: 1 Pages: 140-150
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2008.12.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRI using a superconducting magnet with an off-centered homogeneous field zone (2011)
  • Author(s): Sekino M; Miyazoe A; Ohsaki H; Hisatsune T; Ozaki O; Kiyoshi T; Wada H
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 109
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 海馬サーキット機能における成体ニューロン新生の役割 (2011)
  • Author(s): 久恒辰博
  • Organizer: 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜市、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Book] Activity-dependent regulation of the early phase of adult hippocampal neurogenesis (2011)
  • Author(s): Hisatsune T; Ide Y; Nochi R
  • Total Pages: 20
  • Publisher: Springer
• [Book] Activity-dependent regulation of the early phase of adult hippocampal neurogenesis in, Neurogenesis in the Adult Brain(T.Seki et al.(eds.)) (2011)
  • Author(s): Hisatsune T; Ide Y; Nochi R
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/hisatsune-lab/