2017 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, 遺伝形質研究系, 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, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (30391981)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 神経回路 / 樹状突起 / 回路形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の大脳皮質では、主に新生仔期に、感覚入力や自発活動など神経入力を受けることによって神経ネットワークの大規模な再編が起きるが、その再編のダイナミクスや分子メカニズムの多くが未解明である。本研究では、その解明を目的として、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層をモデルとして研究を行った。研究室独自の手法により第4層細胞とバレル地図をそれぞれRFPとGFPで標識し、生後3日目（P3）からP6の3日間にわたって二光子顕微鏡タイムラプスイメージングを行うことにより、spiny stellate神経細胞（バレル細胞）の樹状突起の精緻化過程を解析した。その結果、以下のことが明らかとなった。①P3では大半の第4層細胞が頂上突起を有するため、従来の方法ではバレル細胞とstar pyramid細胞を区別することができない。今回、長期イメージングに成功したことにより、バレル細胞も当初は頂上突起をもっているが成長とともに退縮し消失することが証明された。②また、バレル細胞は、P3の頂上突起をもっている未熟な段階ですでに、基底樹状突起がバレル内向きの方向性を示すことがわかった。③しかし、詳細な解析により、P3とP6の樹状突起の内向き方向性は質的に違うものであることも明らかとなり、基底樹状突起精緻化の2段階モデルを提唱した。④2段階目にあたるP3からP6に関して、樹状突起ツリー（dendritic tree）のターンオーバーという新たに見い出した現象に着目して解析したところ、バレルの内でも外でも樹状突起ツリーの生成と消失が見られたが、バレルの外側では生成したツリーの大半がすぐに消失するのに対し、バレルの内側では一部が生き残り大きく成長することによって、バレル細胞の樹状突起内向き方向性が形成されることが明らかとなった。また、並行してシナプス可視化ツールの開発を行った。
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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
研究協力者の異動に伴う一部実験の遅延などはあったが、全体として実験や解析が順調に進み、研究実績の概要で記載したような多くの新知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
新生仔大脳皮質のin vivoタイムラプスイメージング技術をさらに改良する。樹状突起精緻化ダイナミクスにおける神経活動の役割、および、関与する分子機構を明らかにする。シナプスの解析は重要であり、可視化ツールの開発を進める。
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Research Products
(26 results)
