2016 Fiscal Year Research-status Report
脳内の秩序的構成原理と並立して同じ組織空間を共有する無秩序構成原理の解明
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16KT0174
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
福田 孝一 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (50253414)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | ギャップ結合 / 海馬 / GABA / カラム / 大脳皮質 / パルブアルブミン / 樹状突起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の研究計画に沿って、海馬におけるパルブアルブミン(PV)陽性GABAニューロンの分布様式を解析した。PVニューロンは海馬や新皮質の主要な抑制性神経細胞であり、情報を担う興奮性主ニューロン（錐体細胞）の活動電位の発生を強力に制御する。新皮質では同じ機能的特性を持つ錐体細胞が集まり縦に配列するカラム状の秩序的構成を取るのに対して、同じ空間のPVニューロンはランダムな分布を示し、かつ相互の細胞質を直結するギャップ結合を介して樹状突起が密なネットを構成し連続していることを、以前に一次視覚野2/3層で示した。同様の構造の有無を、究極の連合野ともいうべき海馬で調べることが目的である。海馬では錐体細胞がシート状に二次元的に広がるが（錐体細胞層）、PVニューロンは同じシートの中に散在している。加えて、白質との境界部（上昇層/海馬白板境界部)にも同様に二次元的に分布している。そこでそれぞれの分布パターンを、これらの平面に平行な連続切片を用いて免疫染色したPVニューロンで解析した。陽性細胞の位置をトレースし、nearest neighbor distance法を用いて数学的に解析した。この方法により二次元な点の分布は(1)等間隔規則配列、(2)クラスタ状集積、(3)ランダムな分布のどれかに分類されるが、結果は錐体細胞層、上昇層／海馬白板境界部のどちらにおいてもランダムな分布パターンであった。このことは研究仮説を支持するものである。
他方、錐体細胞の秩序性の高い一次視覚野４層と体性感覚バレル野４層で、PVニューロンのギャップ結合網の形態を解析した。視覚野４層のPVニューロンのほぼすべて（97%)がギャップ結合で縦横両方向に連結し、カラム横断的な連続性を有していることを見いだし論文に発表した(Neuroscience 340:76-90,, 2017)。バレル野の成果も現在投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成２８年度は４月に発生した熊本地震のため、研究の中核をなす機器がすべて破損し、研究の実行にやむをえず遅れが生じた。秋以降徐々に機器の更新がなされ、遅れを取り戻すべく精力的に研究を遂行し、現時点までに順調な結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
海馬でのパルブアルブミン陽性GABAニューロンの分布パターン解析を継続する。特に今回調べた背側海馬（空間記憶に関連）に加えて腹側海馬（情動記憶に関連）においても解析を実行する。また海馬PVニューロンのギャップ結合による樹状突起網の詳細な三次元的形態を明らかにし、あらゆる情報入力にフレキシブルに対応できる海馬の情報処理過程において、ランダムに結合するPVニューロンが果たす役割の構造的基盤を示す。
他方、連合野における解析を開始する。連合野がよく発達しているネコ大脳皮質、もしくは近年げっ歯類の行動決定への重要性が注目されている連合野(prelimbic cortex, infralimbic cortexなど）を対象として、PVニューロンの分布パターン、ギャップ結合網の実証、樹状突起網のカラム横断的な連続的構成の有無を追究する計画である。
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| Causes of Carryover |
2016年４月に起きた熊本地震のために、主要な研究機器がすべて破損し、秋以降順次再設されるまでの間、研究の中絶を余儀なくされ、結果として今年度使用した研究費が予定より少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
地震による研究の遅れを取り戻すべく、翌年度分助成金と合わせて、本来の研究内容に沿って研究を推進する計画である。
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