2019 Fiscal Year Research-status Report
Roles of spike timing-dependent plasticity in neural formation during development
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17K07057
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木村 文隆 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (00202044)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊丹 千晶 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (90392430)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 臨界期可塑性 / カンナビノイド / バレル皮質 / 視床皮質投射 / 2アラキドノイルグリセロール / 刈り込み / 4層細胞 / コラム状投射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでに、視床皮質投射では投射形成時にスパイクタイミング依存性可塑性（ＳＴＤＰ）の中でも長期増強（ＬＴＰ）だけを示すＳＴＤＰ(all-LTP STDP)が起こること、さらに4層-2/3層投射形成時でもやはりall-LTP STDPが起こることを報告してきた。また、視床皮質投射形成時には、all-LTP STDPの結果、過剰な投射が形成されるが、この過剰投射の刈り込みにはLTDだけのSTDP(all-LTD STDP)にスイッチし、カンナビノイド受容体の活性化による物である事も示してきた。同様に、4層-2/3層投射においても生後13-15日ごろにall-LTP STDPから、LTP,LTDの両方をしめすHebbian STDPにスイッチし、これが臨界期可塑性の開始の実体であろうことを示唆してきた（Journal of Neuroscience, 2012, 2016, 2019)。本研究では、内因性カンナビノイドの実体の同定、カンナビノイド作動薬による軸索刈り込みの効果を明らかにして、STDP,カンナビノイド、回路形成、臨界期開始の4つのキーワードがどのように関与しているかを更に明らかにすることを目的としている。
本年度は、年度当初に発表した上記4つのキーワードがどのように関与しているかのモデル（Journal of Neuroscience, 2019)に基づいて、これまでのデータの解析を進めてきたところ、我々の提唱するモデルを支持する結果を得られた。これをさらに裏付けるべき実験を新たに開始した。また、実験結果の一部を論文にしている最中である。これは、視床皮質投射と4層－2/3層投射において、その形成時に互いに異なるSTDPが、協調することを報告したが（Eur JN,2016)、同様のSTDPの協調がL4-L2/3,L2/3投射形成時も起こるというものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
内因性カンナビノイドの実体の同定（２－アラキノイドギリセロール、２－ＡＧ）を視床皮質投射、4層-2/3層投射で確認できたこと、d-THCやWINが4層軸索を刈り込んだこと、さらには4層細胞の円柱状投射にカンナビノイドが関わっていたことを明らかにできたのは重要な進歩であった。この裏付けを取るべく、新しく始めたCB1R-KOに限定された4層細胞にだけCB1Rを発現させ、円柱状投射が回復するかのレスキュー実験にはＫＯ動物の確保が予想以上の困難を含み、実験方法を変えたためいくらかの遅れを生じた。しかし、新たに取った実験方法は、その後順調に進み出し、予想通りの結果が得られ始めた。現在、この実験の解析とデータを増やすことに注力している。
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| Strategy for Future Research Activity |
4層細胞の円柱状投射とカンナビノイドの関連を明らかにするため、当初の予定を少し変更して小数の4層細胞だけＣＢ１ＲーＫＯにする実験が現在進行中である。この実験によるデータ数を更に増やし、統計的有意が得られることを期待している。円柱状投射は動物種を越えて、大脳皮質の全ての領域に共通の、非常に重要な特徴であるが、その形成メカニズムは殆ど知られていないと言っても過言ではない。このメカニズムの一端を明らかにすることは非常に重要なデータを提供することになると期待している。
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| Causes of Carryover |
遺伝子組み換え動物が予定通りにえられなかったため、予定していた実験ができなかったが、異なる遺伝子組み換え動物を使う事に変更した結果、予定していた実験を行うことができるようになった。
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