2015 Fiscal Year Research-status Report
自発発火のタイミングが決定する樹状突起の接続特異性
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15K14327
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
藤本 聡志 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, 研究員 (50586592)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経回路形成 / 自発神経活動 / 樹状突起 / 嗅球 / マウス / カルシウムイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞が機能的な脳を構成するに至るまでには、まず神経突起を伸長しシナプスを形成することに加えて、その後過剰に接続されたシナプスを刈り込むことで混線状態を解消し、回路を精緻化することが必要である。この過程において神経細胞はどのような情報を根拠に、この神経突起が必要でこの神経突起が不要であるという判断を下しているのだろうか？予備的な実験から、生後発達期の嗅覚神経回路において僧帽細胞の樹状突起の刈り込みに神経活動が必要であることと、この時期に僧帽細胞が自発的な神経活動をしていることを見出していたため、本研究では生後発達期の自発神経活動に注目し、１）発達期の嗅球上をグローバルに伝播する自発的な神経ネットワーク活動の計測、定量、２）発達時期の違いによる神経ネットワーク活動のパターン比較、３）薬理学的手法を用いた神経ネットワーク活動生成因子の探索、を行うことを1年目の目標とした。これまでに、嗅球スライスおよび覚醒マウスを用いて、in vitro、in vivoの両面からカルシウムイメージング解析および定量をする実験系を確立し、定量的解析を行うことができた。生後の間もない時期は、僧帽細胞は糸球体間で同期的な自発神経発火を示すのに対して、生後3日以降、糸球体間の自発発火パターンが非同期化することが観察された。また、in vitroカルシウムイメージングと薬理学的手法を用いた実験から、ギャップ結合およびイオンチャネル型グルタミン酸受容体が僧帽細胞の自発的なネットワーク活動に必要であることがわかった。
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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
当初掲げた3つ実験計画について達成されており、引き続き次年度の計画を進めてゆく。ここまでの研究成果については、日本神経科学学会および北米神経科学会の年会をはじめ国内外5つの学術集会にて発表を行ったほか、近く論文投稿を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究で、自発神経発火のパターンの変化と樹状突起の刈り込みについて何らかの関係性が示唆されるデータが得られているが、因果関係は不明である。今後、自発神経発火のパターンと樹状突起刈り込みの因果関係とメカニズムについて精査するため、以下の3項目を掲げて研究を行う。１）自発神経活動の時間パターンと「勝者」となる樹状突起の空間パターンの同時測定。２）光遺伝学的手法を用いた神経活動の時間パターン操作と「勝者」となる樹状突起の選択。３）カルシウムシグナルの下流で主樹状突起の「勝者」「敗者」を決める分子機構。
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[Presentation] SUPER-RESOLUTION MAPPING OF THE BRAIN USING SEEDB22016
Author(s)
Meng-Tsen Ke, Satoshi Fujimoto, Yasuhiro Nakai, Rie Takayama, Shuhei Yoshida, Tomoya S. Kitajima, Makoto Sato, Takeshi Imai
Organizer
Focus on Microscopy 2016
Place of Presentation
NTUH International Convention Center, Taipei, Taiwan
Year and Date
2016-03-20 – 2016-03-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] Deep-tissue super-resolution imaging using an index optimized clearing agent2015
Author(s)
Meng-Tsen Ke, Satoshi Fujimoto, Yasuhiro Nakai, Rie Takayama, Shuhei Yoshida, Tomoya S. Kitajima, Makoto Sato, Takeshi Imai
Organizer
Cell Symposia: Engineering the Brain - Technologies for Neurobiological Applications
Place of Presentation
McCormick Place Convention Center, Chicago, IL, USA
Year and Date
2015-10-15 – 2015-10-16
Int'l Joint Research
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[Presentation] 嗅球神経回路の生後発達を制御する自発神経活動2015
Author(s)
Takeshi Imai, Satoshi Fujimoto, Marcus Leiwe, Yuko Muroyama, Tetsuichiro Saito
Organizer
第38回日本神経科学大会
Place of Presentation
神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
Year and Date
2015-07-28 – 2015-07-31
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[Presentation] SeeDB2を用いた神経回路の深部超解像イメージング2015
Author(s)
Meng-Tsen Ke, Satoshi Fujimoto, Shuhei Yoshida, Rie Takayama, Tomoya Kitajima, Makoto Sato, Takeshi Imai
Organizer
第38回日本神経科学大会
Place of Presentation
神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
Year and Date
2015-07-28 – 2015-07-31
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