統合失調症モデルにおける神経回路の動作原理

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 25110732
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences (2014); National Institute for Basic Biology (2013)
• Principal Investigator: 和氣 弘明 生理学研究所, 発達生理学研究系, 准教授 (90455220)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2014: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2013: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 統合失調症 / 学習 / 髄鞘 / オリゴデンドロサイト / 学習障害

Outline of Annual Research Achievements

近年、統合失調症患者のスクリーニングで、統合失調症患者では髄鞘関連タンパク質の発現変化を認めることがわかっている。そこで本研究課題では統合失調症モデルであるSchnurri2-KO(Sch2KO)マウスを用いてその神経回路基盤を明らかにし、髄鞘の恒常性に異常を認めるマウス(PLP-tg)との相関を検討することによって、学習行動異常の原因を明らかにすることを目的とした。まずSch2KOマウスに対して前肢レバー引きによる水報酬課題を行わせるも学習が成立しないため、覚醒下での神経細胞活動及び麻酔下での神経細胞活動を第一次運動野で比較した。覚醒下、麻酔下での神経細胞活動の細胞間での相互相関は発火数の減少に関わらず一定であるが、Sch2KOでは覚醒下での細胞活動の相互相関が有意に低いことがわかった。これらの細胞活動の相互相関活動の意義を考えるため、また学習行動異常の神経回路基盤をより詳細に検討するためにPLP-tgに対して前肢レバー引きによる水報酬タスクを運動学習課題とし、２週間連日でマウスに行わせた。正常群に比し、PLP-tgでは初期の成功率は差を認めないが後期の施行率は低かった。そこで２光子顕微鏡下でカルシウム感受性蛍光タンパク質を導入したマウスに運動学習を行わせ、運動学習中の神経活動を蛍光輝度変化として捉え、第一次運動野2/3層の活動パターンを数理学的に解析した。PLP-tgでは訓練期間を通してレバー引きとは関係のない神経細胞活動（自発活動）が認められた。またこれらの自発活動に相互相関は認めなかった。さらにこの自発活動の高い細胞は入れ替わりながら領域全体の自発活動の高さを維持するのに寄与することがわかった。これらの結果から行動に関連した細胞間の相関した活動が隔週に寄与することが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Never-resting microglia: physiological roles in the healthy brain and pathological implications. (2015)
  • Author(s): Sierra A, Tremblay ME, Wake H.
  • Journal Title: Front Cell Neuroscience Volume: Aug 15;8 Pages: 240-240
  • DOI: 10.3389/fncel.2014.00240
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Glial biology in learning and cognition. (2014)
  • Author(s): Fields RD, Araque A, Johansen-Berg H, Lim SS, Lynch G, Nave KA, Nedergaard M, Perez R, Sejnowski T, Wake H.
  • Journal Title: Neuroscientist. Volume: Oct;20(5) Issue: 5 Pages: 426-31
  • DOI: 10.1177/1073858413504465
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Glial Biology in Learning and Cognition. (2014)
  • Author(s): Fields RD, Araque A, Johansen-Berg H, Lim SS, Lynch G, Nave KA, Nedergaard M, Perez R, Sejnowski T, Wake H.
  • Journal Title: Neuroscientist Volume: Mar 17.
• [Journal Article] The mechanism for activity dependent regulation of myelin. (2013)
  • Author(s): Wake H.
  • Journal Title: Seikagaku Volume: Nov;85(11): Pages: 999-1002
• [Presentation] Activity dependent myelination and impaired motor learning as result of its disruption (2015)
  • Author(s): Hiroaki WAKE
  • Organizer: The 92th Annual meeting of physiological society of JAPAN、
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] Activity dependent myelination and impaired motor learning as the result of its disruption. (2014)
  • Author(s): Wake H.
  • Organizer: The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society,
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • Invited
• [Presentation] 髄鞘の恒常性破綻が運動学習に与える影響 (2014)
  • Author(s): 加藤大輔, 和氣弘明, 穐吉亮平, 田中康代, 田中康裕, 正水芳人, 平理一郎, 大久保文貴, LeePhilip R, FieldsDouglas R, 鍋倉淳一, 松崎政紀.
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] グリア細胞による中枢神経系恒常性維持機構の解明 (2014)
  • Author(s): 和気弘明
  • Organizer: 心臓血管研究会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-08-04
  • Invited
• [Presentation] Disruption of myelin homeostasis impairs motor learning. (2014)
  • Author(s): 和氣弘明.
  • Organizer: 日韓シンポジウム
  • Place of Presentation: アクトシティー浜松（静岡県浜松市）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-03
  • Invited
• [Presentation] Disruption of myelin homeostatsis impairs motor learning (2013)
  • Author(s): 1． Ryohei Akiyoshi, Hiroaki Wake, Daisuke Kato, Yasuyo H Tanaka, Yoshito Masamizu, Riichiro Hira, Yasuhiro Tanaka, Fuki Ohkubo, Philip R Lee, R Douglas Fields, Junichi Nabekura, Masanori Matsuzaki
  • Organizer: Neuroscience 2013. Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Sandiego, USA
• [Presentation] Disruption of myelin homeostasis impairs motor learning (2013)
  • Author(s): Hiroaki WAKE
  • Organizer: Japan-Korea International Symposium
  • Place of Presentation: Actcity congress center, Hamamatsu, Shizuoka