2016 Fiscal Year Annual Research Report
マウス体性感覚野をモデルとした大脳皮質回路の早期スクラップ＆ビルドの解析
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
16H06459
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
岩里 琢治 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (00311332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下郡 智美 国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (30391981)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経科学 / マウス / 神経回路 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの赤ん坊を含む新生仔期の動物の大脳皮質では、外部からの神経入力を受けることにより大規模な神経ネットワークの再編が誘導されている。この生後発達早期の神経ネットワーク再編は、神経突起（樹状突起と軸索）の大規模なスクラップ＆ビルドに依存するという際立った特徴をもつことが知られているが、その実際の再編様式や分子メカニズムの多くが未解明であった。本研究では、バレルと呼ばれる特徴的な神経回路構造をもつマウス体性感覚野第4層の特長を活用して、新生仔期の大脳皮質で神経活動が引き起こす神経突起のスクラップ＆ビルドのダイナミクスとメカニズムの解明を行うことを目的として研究を行っている。方法的には、大脳皮質など細胞密度の高い脳領域で単一細胞を明るく蛍光標識するシステム、標識細胞特異的に任意の遺伝子の操作をすることを可能とするシステム、視床皮質軸索で緑色蛍光蛋白質を発現するトランスジェニックマウス、そして、幼若マウス脳におけるin vivoイメージングという、我々が独自に開発してきた各種の新規技術を活用して研究を進めている。脆弱な生後3日目のマウスの体性感覚野に観察窓をつけ、二光子励起顕微鏡を用いて観察を行い、観察の合間には母親マウスの世話を受けさせるということを繰り返しながら、同一の第4層ニューロンを3日間にわたってイメージングし、その成長を追うことに世界で初めて成功した。このイメージングおよびその後の解析によって、新生仔期の大脳皮質において樹状突起のターンオーバーという現象を見出し、それが樹状突起再編メカニズムの鍵となることを示唆する結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二光子顕微鏡の故障などトラブルのため実験が遅れることもあったが、全体として順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
解析を進めて定量解析に十分なサンプル数が集まれば、これまでの成果に関して最初の論文としてまとめる。また、これまでの解析で新たに得た知見を取り入れることにより当初計画を適宜修正しながら研究を遂行する。
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[Journal Article] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal barrel cortex layer 4 transmitted via thalamocortical projections.2018
Author(s)
Mizuno, H., Ikezoe, K., Nakazawa, S., Sato, T., Kitamura, K., Iwasato, T.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 22
Pages: 123-135
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Protocadherin-αC2 is required for diffuse projections of serotonergic axons.2017
Author(s)
Katori, S., Noguchi-Katori, Y., Okayama, A., Kawamura, Y., Luo, W., Sakimura, K., Hirabayashi, T., Iwasato, T., Yagi, T.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 7
Pages: 15908
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Prenatal thalamic waves regulate cortical area size prior to sensory processing.2017
Author(s)
Moreno-Juan, V., Filipchuk, A., Antón-Bolaños, N., Mezzera, C., Gezelius, H., Andrés, B., Rodríguez-Malmierca, L., Susín, R., Schaad, O., Iwasato, T., Schuele, R., Rutlin, M., Nelson, S., Ducret, S., Valdeolmillos, M., Rijli, F., López-Bendito, G.
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 8
Pages: 14172
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Supernova: A Versatile Vector System for Single-Cell Labeling and Gene Function Studies in vivo.2016
Author(s)
Luo, W., Mizuno, H., Iwata, R., Nakazawa, S., Yasuda, K., Itohara, S., Iwasato, T.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 35747
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] CAPS1 stabilizes the state of readily releasable synaptic vesicles to fusion competence at CA3-CA1 synapses in adult hippocampus.2016
Author(s)
Shinoda, Y., Ishii, C., Fukazawa, Y., Sadakata, T., Ishii, Y., Sano, Y., Iwasato, T., Itohara, S., Furuichi, T.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 31540
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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