2018 Fiscal Year Research-status Report
軸索による高速ネットワーク律動の発振メカニズムの解明
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18K06514
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 軸索 / 海馬 / サブセルラー記録 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では空間記憶の記銘や想起に関与する海馬のガンマ律動に焦点をあて、そのトリガーとなる発振の細胞メカニズムを探求する。とくに、遠位軸索での異所性バースト発火がガンマ律動の発振に関与する可能性について、申請者らが開発した軸索サブセルラー記録と、ケージ解除による光操作や、数理モデルを用いたシミュレーションなどの電気生理学的アプローチを駆使して検討する。本年度は、遠位軸索における局所的な興奮性制御が軸索由来の異所性バースト発火を起こす可能性について、苔状線維の数理モデルを用いたシミュレーションによる検討をすすめた。苔状線維ではその形態的な特徴と、直接記録によるイオンチャンネル特性を加味した詳細な数理モデルが提唱されている。このリアルな苔状線維モデルにおいて、シミュレーションにより遠位軸索由来のバースト発振の可能性を探求した。海馬スライスに電位依存性カリウムチャンネル阻害薬である4アミノピリジンを投与すると強固なバースト発火を生じることが知られている。そこで、苔状線維モデルの遠位軸索からカリウムコンダクタンスを除去すると、活動電位再分極層の遷延化がおこり遠位軸索由来のバースト発火を生じることがシミュレーションにより明らかになった。今後は、単一苔状線維終末からの直接記録により、遠位軸索部のカリウムチャンネルを阻害した際に同様の異所性バースト発火が生じるか、また、ネットワーク律動との関係などについて検討を進める。
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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
苔状線維の数理モデルを用いたシミュレーションによる検討をすすめ、カリウムチャンネル阻害により遠位軸索由来のバースト発火が生じる可能性を示した。また、海馬スライスにおける単一軸索終末記録による実験も条件検討を開始している。以上から、おおむね順調に研究が進捗していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、マウス海馬スライスを用いた実験的解析を進める予定である。単一苔状線維終末からの直接記録と、4アミノピリジンの局所灌流法による投与やスライスの部分的な切断を組み合わせて、遠位軸索での異所性バースト発火の発振を確認する。また、カイニン酸やカルバコールでも同様の検討を行い、ガンマ律動と軸索の異所性発振との関連を実験的に検証する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は、数理モデルによるシミュレーションと論文執筆に時間を要し、スライス電気生理実験のための消耗品を中心に、予定より少額の出費となり、次年度使用額が生じた。サブセルラー解析のためのケージ解除実験などに用いる高額な薬物を用いる実験が持ち越したため、次年度使用額が生じた。投稿中の論文の掲載料と、ケージ化合物などの購入に使用することを計画している。
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