小脳が担う認知・情動機能の解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08186
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 幸田 和久 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (40334388)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 小脳 / 認知 / 情動 / 恐怖条件づけ / Cbln1 / GluD2

Outline of Annual Research Achievements

我々は、小脳におけるシナプス形成とその可塑性に重要なCbln1－デルタ2グルタミン酸受容体（GluD2）シグナリング経路と運動学習との関連を解明してきたが、最近、小脳が認知、情動にも関与することが注目され、さらに自閉症などの機能性精神疾患への小脳の寄与を示唆する報告が増加している。我々もヒトのGluD2遺伝子の異常が、運動失調に加えて、認知、言語、情動などの脳高次機能に関与することを明らかにした。そこで、Cbln1－GluD2シグナリング系をモデルとして、小脳におけるシナプス分子の異常がどのような神経回路を介して、高次機能や精神症状の発現に繋がるのかを解明するために、H27年度はCbln1欠損マウスを用いて、恐怖条件付けの解析を行った。Cbln1の欠損マウスは、恐怖条件付けの獲得に障害が見られ、文脈依存的及び手掛り依存的恐怖条件付けに障害が見られた。Cbln1は小脳顆粒細胞に圧倒的に強く発現するタンパク質であるが、in situ hybridization及び免疫組織化学的解析から、小脳以外にも前脳に微弱ながら有意な発現が見られたため、前脳特異的及び小脳特異的Cbln1マウスを作成し、これらのマウスの恐怖条件付けを検討した。前脳特異的Cbln1欠損マウスでは、文脈、手掛り依存性恐怖条件付け双方に障害が見られたが、小脳特異的欠損マウスでは、手掛り依存的恐怖条件付けのみが障害されていた。これらの所見は、小脳がげっ歯類においても運動以外の学習に関与していること、そして、Cbln1は平行線維－プルキンエ細胞シナプスの形成およびその可塑性に関与していることから、この回路が手掛り条件付けに関与することを示している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

認知・情動機能に関与する小脳領域を特定するために、Arc-dVenusトランスジェニックマウスや野生型マウスを用いて、神経活動依存性なVenusあるいは内因性Arc、c-Fos、c-Junの発現を探索した。恐怖条件付けや、腹腔内あるいは小脳へのカイニン酸投与によって、海馬では上記タンパク質の神経活依存的な発現上昇が見られたが、一方、予想に反して、小脳ではこれらの発現に有意な変動が見られなかった。即ち、前脳において用いられている神経活動性マーカーが小脳では利用できないことが判明した。

Strategy for Future Research Activity

恐怖条件付け以外の認知・情動行動の異常をGluD2、Cbln1欠損マウスあるいはその部特異的欠損マウスで引き続き探索する。また、小脳での責任部位特定し、因果関係を追及するには、小脳における神経活動性マーカーを新たに見い出す必要がある。

Causes of Carryover

マウス飼育や試薬に要する費用が、予定より下回ったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

小脳の活動の操作にオプトジェネティクスの技術を利用するため、その光源を備品として購入する。また、引き続き、マウスの飼育及び試薬のために使用する。