2016 Fiscal Year Annual Research Report
Basic Architecture of Neocortical Circuits
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16H04663
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
日置 寛之 京都大学, 医学研究科, 助教 (00402850)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 琢真 滋賀大学, データサイエンス教育研究センター, 准教授 (40526224)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経回路 / 抑制性神経細胞 / 遺伝子工学 / 透明化技術 / シナプス結合則 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高次機能発現や各種精神疾患との深い関連が指摘されている皮質GABA細胞に注目し、大脳新皮質の基本構築を明らかにする。近年、GABA細胞同士の結合解析が盛んに行われているが、どれも空間解像度が細胞体レベルに限定され、シナプス入力部位に関する解析は大きく後れを取っている。シナプス結合部位の違いは、神経細胞の活動性に多大な影響を与えることから、単一シナプスレベルで回路構造を解析することが、大脳新皮質の動作原理解明に必須である。また、理論解析を通じ、シナプス結合部位がネットワークの動作特性に与える影響を検証する。さらに、透明化技術の実践的応用開発も進め、次世代の形態解析法創成にも努める。平成28年度は以下の課題に取り組んだ。
(1) 第2/3層に分布する血管作動性腸管ペプチド（VIP）発現細胞に対する各種シナプス入力を第一次体性感覚野（S1）で解析した。VIP細胞への入力様式は傍細胞体コンパートメントと遠位樹状突起コンパートメントという2つの部位で大きく異なることが分かった。VIP細胞への興奮性入力はまず遠位樹状突起でマトスタチン（SOM）発現細胞により修飾され、活動電位発生は最終的にパルブアルブミン（PV）発現細胞により制御されるという二段構え構造になっていることが示唆された（Sohn et al., 2016）。また、PV発現細胞に対する入力様式を第一次運動野（M1）でも進めており、S1との類似性・相違性について検討を進めていく。
(2) S1におけるPV発現細胞に対する入力様式について（Hioki et al., 2013）、共同研究者とモデル構築を進めている。また、各種形態パラメタをどう取得し、どう解析するかについて議論を重ねている。
(3) 透明化技術ScaleS法のプロトコール改変を進め、時間短縮に成功している。また、電子顕微鏡観察に適したサンプル調整法の開発を進めた。
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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
特に大きな問題も生じず、順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
『構造無き機能は無い』という旗標を掲げ、大脳新皮質が高次機能を実現する仕組みの謎に、形態学的視点から挑む。高次機能発現や各種精神疾患との深い関連が指摘されている皮質GABA細胞に注目し、大脳新皮質の基本構築を明らかにする。近年、GABA細胞同士の結合解析が盛んに行われているが、どれも空間解像度が細胞体レベルに限定され、シナプス入力部位に関する解析は大きく後れを取っている。シナプス結合部位の違いは、神経細胞の活動性に多大な影響を与えることから、単一シナプスレベルで回路構造を解析することが、大脳新皮質の動作原理解明に必須である。また、理論解析を通じ、シナプス結合部位がネットワークの動作特性に与える影響を検証する。さらに、透明化技術の実践的応用開発も進め、次世代の形態解析法創成にも努める。
(1) PV発現細胞に対するシナプス入力様式は、S1とM1で大きく異なる部分があることが分かってきた。引き続き形態解析を進めると同時に、相違が生じる原因、相違が与える影響について検討していきたい。また、S1の第4-6層に分布するVIP発現細胞、そしてSOM発現細胞に対する各種シナプス様式の解析に着手したい。
(2) 理論モデル構築を進めているが、形態パラメタが不足することが分かった（双方性の研究体制の成果）。引き続き議論を重ねつつ、生物学的に妥当なモデル構築を進めていきたい。また、各種GABA細胞の形態学的特徴を抽出する手法についても検討を始める。
(3) 透明化したサンプルの観察法について検討を進める。サンプル調整、光学システム、解析ソフトなど、回路構造解析に適した系の確立を目指す。
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Research Products
(25 results)
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[Presentation] Dorsal and ventral parts of the rat thalamic submedial nucleus provide two independent inputs to different areas of orbital cortex.2017
Author(s)
Kuramoto E, Iwai H, Yamanaka A, Seki H, Ohno S, Sendo R, Koyanagi K, Toyodome S, Furuta T, Hioki H, Goto T.
Organizer
第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2017-03-28 – 2017-03-30
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