2018 Fiscal Year Annual Research Report
Single-neuron discrimination to construct fine neural circuit
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15K06696
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
金子 涼輔 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40390695)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プロトカドヘリン / 小脳 / 遺伝子改変マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では仮説「同じPcdhを発現するニューロン同士で神経回路を作る」の検証を行い、本仮説を支持する結果を得た。具体的な結果を以下に記す。
小脳のほぼ全てのニューロンタイプにおいてPcdhgを欠損させたマウス（小脳Pcdh欠損マウス）において以下の知見を得た。(a)運動機能の低下、(b)小脳サイズの減少、(c)小脳の抑制性ニューロン数の減少。すなわち、小脳におけるPcdhgは、抑制性ニューロン数や小脳サイズを調節し、それを通じて運動学習の適正化に関わることが示唆された。
そこで、抑制性ニューロン数の調節メカニズムを検討した。まず、小脳において、どのニューロン種が如何ほど減少しているか？を発生を追って組織学的に解析した。その結果、分子層インターニューロン密度（ステレイト細胞、バスケット細胞共に）が生後１週以降に50％減少することが明らかとなった。さらに本減少に関わる分子メカニズムとして、アポトーシスの亢進が示唆された。また、この過程で抑制性ニューロン数を簡便に定量する方法(VGAT-tdTomatoマウス)を開発し、これを論文発表した。
最終年度は、抑制性ニューロン数や小脳サイズの調節におけるアポトーシスの関与を直接的に調べた。そのため、小脳Pcdh欠損マウスにおいてアポトーシス制御因子Baxを欠損させる（小脳Pcdhg&Bax二重欠損マウス）ことでアポトーシスを阻害した。その結果、本マウスの小脳は野生型マウスと同様のサイズであり、運動学習能も大幅に改善していた。本結果はPcdhgはアポトーシス抑制を通じて小脳抑制性ニューロンの数を調節していることを示している。興味深いことに、小脳Pcdhg&Bax二重欠損マウスは、運動学習の固定化が阻害されていた。本結果は、Pcdhgが学習の固定化に関わることを示す初めての結果である。
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[Journal Article] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies.2018
Author(s)
Igarashi H, Ikeda K, Onimaru H, Kaneko R, Koizumi K, Beppu K, Nishizawa K, Takahashi Y, Kato F, Matsui K, Kobayashi K, Yanagawa Y, Muramatsu SI, Ishizuka T, Yawo H.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 8
Pages: 5749
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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