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皮質2/3層興奮性細胞の特徴的な形態・機能獲得における神経活動の役割

Publicly Offered Research

Project AreaNeural Diversity and Neocortical Organization
Project/Area Number 23123508
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 InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田川 義晃  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50303813)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2011: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Keywords大脳皮質 / 神経回路 / 神経活動 / 発達 / イオンチャネル
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マウス大脳皮質の2/3層興奮性神経細胞の生後発達をモデルとして、その特徴的な形態・機能獲得における神経活動の役割を明らかにすることを目指した。
まず、胎生後期・生後初期の皮質2/3層興奮性細胞の神経活動を亢進させる実験を行い、発達期の異常な神経活動が皮質回路構築に与える影響を明らかにした。具体的には、RNAi vector、機能阻害変異体の発現によって、神経細胞の興奮性調節に重要なK+チャネルの1つKCNK9の発現・機能を阻害すると、細胞移動途中の皮質2/3層細胞の自発Ca2+ transients の頻度が上昇すること、それに伴って細胞移動が障害されることを明らかにした。KCNK9は遺伝性発達障害Birk Barel mental retardation syndromeの原因遺伝子であり、上記実験で用いた機能阻害変異体はこの疾患原因遺伝子変異である。我々の結果から、KCNK9の機能阻害が活動依存的メカニズムを介して皮質回路構築を障害し、疾患につながる可能性が示唆された。
次に、神経活動を亢進させる目的で、原核生物由来のNa+チャネルNaChBacを細胞移動中の2/3層興奮性神経細胞に発現させる実験を行った。NaChBac発現により、移動中の神経細胞の興奮性が大きく亢進することを、電気生理学・Ca2+ imaging実験によって確認した。NaChBac発現により、細胞移動が障害され、移動途中で樹状突起形成が始まることを明らかにした。正常な皮質神経細胞の発達過程では、細胞移動中は細胞興奮性が低く、移動が終了して樹状突起形成が始まると、興奮性が上昇する。これらの結果から、発達過程の未熟な神経細胞(例えば移動中の細胞)では、細胞興奮性が低く保たれることが重要であることが示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Dysfunction of KCNK potassium channels impairs neuronal migration in the developing mouse cerebral cortex.2012

    • Author(s)
      Yuki Bando
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: in press Issue: 4 Pages: 1017-1029

    • DOI

      10.1093/cercor/bhs387

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatio-temporal control of neural activity in vivo using fluorescence microendoscopy.2012

    • Author(s)
      Yuichiro Hayashi
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: 36 Issue: 5 Pages: 2722-2732

    • DOI

      10.1111/j.1460-9568.2012.08181.x

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activity-dependent callosal axon projections in neonatal mouse cerebral cortex.2012

    • Author(s)
      Yoshiaki Tagawa
    • Journal Title

      Neural Plasticity

      Volume: ID 797295 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1155/2012/797295

    • NAID

      120005122355

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Activity-dependent circuit construction in neonatal mouse cerebral cortex.2012

    • Author(s)
      Yoshiaki Tagawa
    • Organizer
      遺伝研研究会 Circuit construction in the mammalian cerebral cortex: genetic and imaging approaches
    • Place of Presentation
      三島
    • Year and Date
      2012-12-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Regulation of excitability is critical for the control of migration and dendrite formation in the developing cerebral cortex.2012

    • Author(s)
      Yuki Bando
    • Organizer
      遺伝研研究会 Circuit construction in the mammalian cerebral cortex: genetic and imaging approaches
    • Place of Presentation
      三島
    • Year and Date
      2012-12-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Complete silencing of visual activity and partial silencing spontaneous activity did not affect maturation of orientation and direction selectivity.2012

    • Author(s)
      Kenta Hagihara
    • Organizer
      遺伝研研究会 Circuit construction in the mammalian cerebral cortex: genetic and imaging approaches
    • Place of Presentation
      三島
    • Year and Date
      2012-12-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Overexpression of ephrin-A2 abolished visual response of local neurons in mouse primary visual cortex.2012

    • Author(s)
      Tomonari Murakami
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of cellular excitability is critical for neuronal migration.2012

    • Author(s)
      Yuki Bando
    • Organizer
      包括脳夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2012-07-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Activity-dependent circuit construction in neonatal mouse cerebral cortex2012

    • Author(s)
      田川義晃
    • Organizer
      Neocortical Organization : 1st International Synposium
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎カンファレンスセンター(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of cellular excitability is critical for neuronal migration2012

    • Author(s)
      阪東勇輝
    • Organizer
      Neocortical Organization : 1st International Symposium
    • Place of Presentation
      愛知県岡崎カンファレンスセンター
    • Year and Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of cellular excitability is critical for neuronal migration2011

    • Author(s)
      田川義晃
    • Organizer
      IIAS Research Conference 2011
    • Place of Presentation
      京都府国際高等研究所
    • Year and Date
      2011-12-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of cellular excitability is critical for neuronal migration2011

    • Author(s)
      阪東勇輝
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神奈川県パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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