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脳幹セロトニンニューロンによる脊髄運動メゾスコピック神経回路の制御様式の解明

Publicly Offered Research

Project AreaMesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
Project/Area Number 25115702
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 InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

西丸 広史  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (20302408)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords脊髄 / 歩行 / セロトニン / 神経科学 / シナプス / 運動
Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の運動の発現には、脳幹に局在するセロトニンニューロンによる脊髄への下行性の制御が重要な役割を担っていると考えられている。本研究では脊髄運動回路内の基本的な結合がすでに形成されている新生児期から運動機能が成熟して離乳する時期の動物において、セロトニンニューロンが脊髄前角の運動ニューロンからの出力を調節している局所回路、特に歩行運動神経回路をどのように制御しているのかを明らかにすることを目的とした。野生型マウスおよびウサギ様跳躍歩行を示すキメリン欠損マウスから作製した脊髄摘出標本において、NMDAとセロトニンを灌流することで誘発される歩行運動様リズム活動において、セロトニンの濃度を変化させることによって左右の協調のタイミングもしくはリズムの周波数が変化することを見いだした。さらに計算論的手法を用いて誘発されたリズムの際の運動ニューロンへの興奮性および抑制性シナプスの入力様式を推定した。この結果は第44回北米神経科学会において学会発表を行なった。また、脳幹のセロトニンニューロンの活動を光によって制御し、脊髄の局所回路をどのように調節しているのかを調べるために、トリプトファンヒドロキシラーゼのプロモーターによってチャネルロドプシン変異体を発現するマウスを導入した。このマウスの新生児の脳幹-脊髄摘出標本を用いて頸髄あるいは腰髄の運動ニューロンからパッチクランプ記録を行い、延髄網様体の腹側に位置するセロトニン細胞体およびその下行性線維の光刺激によって5-HTニューロンを興奮させたときの効果の解析を進めている。

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。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Glycine plays a crucial role as a co-agonist of NMDA receptors in the neuronal circuit generating body movements in rat fetuses.2015

    • Author(s)
      Shimomura H, Ito M, Nishiyama A, Tanizawa T, Takeshima Y, Nishimaru H, Arata A.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 13-19

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.03.004

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spinal glutamatergic neurons defined by EphA4 signaling are essential components of normal locomotor circuits.2014

    • Author(s)
      Borgius L, Nishimaru H, Caldeira V, Kunugise Y, Löw P, Reig R, Itohara S, Iwasato T, Kiehn O.
    • Journal Title

      J Neurosci.

      Volume: 34 Issue: 11 Pages: 3841-5853

    • DOI

      10.1523/jneurosci.4992-13.2014

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アルファ-キメリンノックアウトマウスの歩行の際の脊髄運動ニューロンへの シナプス入力の測定と推定2015

    • Author(s)
      西丸広史、小林亮太、糸原重美、岩里琢治
    • Organizer
      第92回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Synaptic modulation of spinal motoneurons during locomotor-like rhythmic activity in the alpha-chimaerin knockout mouse in vitro2014

    • Author(s)
      Nishimaru H, Kobayashi R, Itohara S, Iwasato T
    • Organizer
      The Society for Neuroscience 44th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      ワシントンDC, 米国
    • Year and Date
      2014-11-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 哺乳類歩行運動神経回路における興奮性ニューロンの役割:キメリンノックアウトマウスの機能解析からわかること2014

    • Author(s)
      西丸広史
    • Organizer
      第91回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] サル頸髄前角におけるレンショウ細胞の分布:免疫組織学的解析2013

    • Author(s)
      西丸広史、柿崎美代、関和彦
    • Organizer
      36回日本神経科学会大会
    • Place of Presentation
      京都市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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