2016 Fiscal Year Annual Research Report
新生仔大脳皮質の入力依存的な神経回路発達ダイナミクス及びメカニズムの解明
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15J03643
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
中沢 信吾 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 発達 / イメージング / 大脳皮質 / バレル / in vivo / タイムラプス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質の神経回路は生まれた時には未成熟であり、生後に神経活動依存的に再構築され、機能的に成熟した回路となるが、その機構には多くの謎が残されている。本研究ではマウス大脳皮質体性感覚野の「バレル」をモデルとし、その機構の解明を目指している。バレルはげっ歯類体性感覚野第4層に存在する、ヒゲ感覚の基盤となる神経回路である。個々のバレルでは、１本のヒゲからの情報を伝える視床皮質軸索群が1つのクラスターを形成し、それを取り囲むように第４層spiny stellate neuronが配置、その樹状突起を選択的にバレルの内側に伸ばしている。樹状突起の方向性は特定の細胞が特定のヒゲ情報を選択的に処理するために非常に重要であり、この方向性は特徴的な形態が生後1週間の間に神経活動依存的に形成されることが知られている。しかし、未成熟なspiny stellate neuronが特定のヒゲ情報を処理する神経回路に組み込まれる動態はほとんど明らかになっていなかった。
本研究ではバレル形成の全主要過程を通した新生仔マウス大脳皮質のin vivoタイムラプスイメージングにより、その課題に取り組んでいる。これまでに、バレル形成に重要な生後3日齢から生後6日齢までを通した長期in vivoタイムプススイメージング手法を立ち上げ、データの収集を行ってきた。本年度は手法の改良、データ収集を継続して行い、未成熟なspiny stellate neuronの樹状突起がバレル内向き方向性を獲得する過程の観察を進めてきた。そうして得られたデータを4次元で解析することで、細胞動態の定量化を試みている。
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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
本年度は昨年度に成功していた生後3日から生後6日目までのタイムラプスイメージングによるデータ収集に加え、1日早い生後2日目からの撮影にも成功し、より細胞が未成熟な状態からの観察ができた。これらのイメージングデータを解析することにより、生後成長の過程でspiny stellate neuronの樹状突起がバレル内向き方向性を獲得し、1つのヒゲ情報を特異的に処理するようになる機構を定性/定量解析を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で生後の活動依存的神経回路再構築システムの経時的構造変化の観察に成功し、定性/定量解析を進めてきた。今後もこれらの撮影・解析を継続して進めると同時に、神経回路の再構築に神経活動が与える影響を明らかにするため、眼窩下神経切断やヒゲ焼却などの手法により神経活動を人為的に操作したマウスでのタイムラプスイメージングを行いたいと考えている。こうしたアプローチを通して、組織学的解析では限界のあった「１つの神経細胞が神経回路に組み込まれる過程」と「そこでの神経活動の役割」を明らかにした研究として、論文をまとめたい。
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