2018 Fiscal Year Research-status Report
空間認知システムにおける頭部方向情報を処理する神経回路基盤の解明
| Project/Area Number |
18K06519
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
前島 隆司 金沢大学, 医学系, 准教授 (70399319)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 背側被蓋核 / 乳頭体 / 頭部方向細胞 / 空間認知 / ナビゲーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類における空間認知・ナビゲーションシステムは脳内の海馬体と嗅内皮質を中心領域として、場所細胞、格子細胞、頭部方向細胞を組み入れた神経回路網によって成り立っている。頭部方向細胞は、動物の頭部が特定の方位に振れたときに活動を高める細胞で、場所細胞と格子細胞が作り出す脳内地図に対し、方位を指し示す脳内コンパスの機能を果たすと考えられている。先行研究により、頭部方向情報は背側被蓋核（DTN）－外側乳頭体（LMN）－視床前背側核の一連の回路網で処理されることが示唆されている。しかしながら、各中継核における細胞・分子レベルの解析は欠落している。本研究は、この頭部方向情報を処理する回路網の各階層において神経細胞及び核内・核間のシナプス接続について電気生理学的・薬理学的・形態学的性質を解析し、また各構成要素の機能を人為的に操作し動物の行動に与える影響を観察して、回路網の情報処理過程を明らかにすることを目的としている。
本年度は、DTN神経細胞の解析を行った。まず結節乳頭核のヒスタミン神経を起始細胞として改変型狂犬病ウイルスを用いた逆行性トレース法により、DTN内の神経細胞を蛍光標識した。標識された神経細胞は核内の腹側部に局在し、背側部に樹状突起を伸ばしていることが観察された。また、この神経細胞はGABA作動性であることを組織学的に同定し、投射先の乳頭体においてGABA作動性シナプス伝達を誘導することを光遺伝学的手法により確認した。脳スライス標本において細胞を同定し、全細胞記録を行ったところ、入力電流量の増加に比例して活動電位の発火頻度が上昇する特性を持っていることが明らかになった。また蛍光標識されない背側部の細胞は高頻度で自励発火する全く異なる性質も持つ細胞であることが分かった。この背側部の細胞もGABA作動性であることが確認された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、DTNへ入力する神経細胞を逆行性トレース法により明らかにする予定であった。しかし、腹側・背側DTNそれぞれの細胞に対するウイルス感染の特異性が不十分であり、確かな結果が得られず、解析方法を見直す必要が生じた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続きDTN神経の解析を行う。発現する電位依存性イオンチャネルを解析し、細胞膜特性の数理モデルを作成する。また、越シナプス性順行性トレーサーを用いてDTNへ投射線維を送ると見込まれる神経核からのシナプス接続を形態学的に確認する。さらに、背側DTN細胞特異的に発現するマーカータンパク質を単一細胞RT-PCR法を用いて探索する。このタンパク質をもとにして神経特異的に遺伝子操作を行うためのウイルスベクターを作成する。
これと並行して、２年目の計画に即し、外側乳頭体の神経細胞の解析を行う。越シナプス性順行性トレーサーによりDTNから投射を受けるLMNの神経細胞を蛍光標識し、電気生理学的・形態学的解析を行う。興奮性細胞及び抑制性細胞が蛍光標識される遺伝子改変マウスも導入し、細胞を分類して解析を進める。またこの時LMNからDTNへのフィードバック回路の解析も行う。
|
| Causes of Carryover |
マニュピュレータを購入する予定であったが、学内の研究室から譲り受け、購入を見送ったため余剰が生じた。また、マウスの飼育頭数を見直し、一部の学会参加を見送ったため、物品費と旅費の経費が削減された。(使用計画)自由行動下におけるin vivoマルチユニット計測に使用するアンプの購入費にあてる。また、光学素子・光ファイバーの価格上昇分に補てんする。
|
