2019 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 |
本研究では記銘や想起に関与する高速ネットワーク律動である海馬のガンマ律動の細胞メカニズムを検討する。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、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多角的な電気生理学的アプローチを駆使して追及する。本年度は、昨年度のシミュレーションを用いた研究で得られた海馬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、活動電位再分極相の遷延化により遠位軸索由来のバースト発火を生じる可能性について、軸索サブセルラー記録を用いて実験的に検証するべく研究をすすめた。先行研究より、苔状線維終末に発現する電位依存性カリウムチャンネルは4アミノピリジン（4AP）により抑制されることが示されている。そこで、単一苔状線維終末からの直接記録を行い、遠位軸索にあたる記録部位周辺に局所灌流法により4APを投与して遠位軸索部のカリウムチャンネルを阻害すると、苔状線維終末からバースト発火が記録されることが確認された。今後、このバースト発火と細胞体である顆粒細胞の発火の関係について明らかにするために、ケージド化合物Rubi-4APの光分解や、細胞体と軸索の分離などの手法を組み合わせて検討を進める。また、ガンマ律動を抑制するGABAA受容体阻害薬やAMPA受容体阻害薬の効果を調べ、ネットワーク律動との関係を追及する。
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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り、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、海馬スライスにおける軸索サブセルラー記録による実験で遠位軸索由来の異所性バースト発火を観察した。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さらに進める予定である。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と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、ガンマ律動を抑制するGABAA受容体阻害薬やAMPA受容体阻害薬の効果を調べ、軸索の異所性発振と高速ネットワーク律動の関連を検証する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は、軸索サブセルラー記録によるスライス電気生理実験を開始し、作業仮設を支持する有益な知見を得た。しかしながら、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。投稿予定の論文の掲載料と、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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