2019 Fiscal Year Annual Research Report
Osmotic signal as an integrating signal in the multi level network of the brain
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18K19368
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松井 広 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20435530)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | グリア細胞 / アストロサイト / 浸透圧 / 光遺伝学 / 陰イオンチャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳内情報は、神経細胞の活動電位発火の羅列によってコード化されていると考えられてきたが、本研究では、グリア細胞からグルタミン酸が放出されており、このグリアの作用が、神経信号を強力にコントロールし、動物の行動や学習にも影響を与えていることを明らかにした。グリア細胞の担う情報は、膜電位やCa2+によるものとは限らない。何らかの形の信号が維持できて、加算・減算することが可能で、細胞機能を左右しうる。本研究では、細胞内浸透圧が、脳機能を強力に左右する因子として働き、浸透圧変化を使った情報処理が行われているという仮説を提唱する。本研究では、浸透圧変化に応じて開閉するチャネルに注目し、それを介した伝達物質放出をひとつのアウトプットと捉えた。また、細胞容積の変化、および、細胞間隙の変化がもうひとつのアウトプットであるという可能性を検証する。当該年度は、浸透圧に依存して開閉するVRACチャネルを構成する分子のコンディショナルなノックアウトマウスを作製した。このVRACを通して、伝達物質の放出が引き起こされる可能性がある。これまで、グリア細胞内pH低下によってグルタミン酸が放出される過程については、詳細に調べてきた。そこで、VRACが、浸透圧変化とpHの両方を検知している可能性を検証した。本研究を通して、神経細胞でもなく、グリア細胞でもない、ただの間隙が、脳内情報処理モードを強力に支配している可能性を検証された。本研究では、神経細胞・グリア細胞・血管をまたぎ、神経系・代謝系・免疫系を束ねる統合的シグナルのひとつとして、浸透圧信号の役割を調べた。
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