2021 Fiscal Year Annual Research Report
経験による大脳抑制性ニューロンの形態形成と機能分化メカニズムの解析
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19H03322
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
杉山 清佳 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10360570)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥田 修二郎 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
高田 美絵子 (森島美絵子) 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (30435531)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 臨界期 / 抑制性ニューロン / 視覚野 / 視覚弁別課題 / 発達障害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「臨界期」は、子どもの経験に応じて脳の機能を集中的に形成する、神経回路の成長期である。申請者らは、生後の経験に依存した大脳皮質抑制性ニューロン（PV細胞）の成熟が、臨界期の活性化に必要であることを報告してきた。さらに、抑制性ニューロンは形態や機能の違いにより十種類以上の細胞サブタイプに分類される。各抑制性ニューロンは形態や機能の特性に合わせて異なる情報伝達の分岐点として働くが、これまでに個々の細胞サブタイプの運命を規定する鍵因子は見つかっていない。
申請者らは、新規アクチン重合因子がPV細胞の樹状突起の形成に必須であることを見出した。超解像度顕微鏡により観察すると、この新規因子は神経突起先端でアクチンと結合し、アクチン重合を促して突起の伸長を誘導した。この因子が欠損した大脳視覚野のPV細胞では、形態特性（多極性）が他の抑制性ニューロンの形態特性（双極性）に転換され、PV細胞の機能特性（低い入力抵抗）も他の双極性抑制性ニューロンの機能特性（高い入力抵抗）に転換されることが分かった。PV細胞が臨界期を誘導するのに対し、双極性の抑制性ニューロンは臨界期には関与せず、他の皮質領域からの入力を受けて、視覚識別能を向上させることが報告されている。これまでに、視覚野から視覚誘発電位を記録し、視覚の識別課題を行うことで、新規アクチン重合因子の欠損マウスでは視覚の臨界期が誘導されない一方、空間解像度と視覚識別能力が向上することが分かった。この際、皮質局所回路の抑制様式にも変化がみられた。一連の解析から、PV細胞の樹状突起特性の転換により、視覚の臨界期不全と認知機能の向上という発達障害に似た回路機能の凹凸が検出されたことから、経験による抑制性ニューロンサブタイプの最終分化の重要性が明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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