Experience-dependent mechanisms for morphological and functional specification of cortical interneurons

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03322
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Sugiyama Sayaka 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10360570)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 抑制性ニューロン / 発達障害 / 臨界期 / 視覚弁別課題 / 細胞骨格因子 / 樹状突起

Outline of Final Research Achievements

The young brain experiences a unique window 'critical period' when neuronal circuitry is intensively remodeled based on individual experience. Since impairment of the critical periods is observed in developmental disorders and mental illnesses, it is priority issue to clarify the mechanisms. Here, we showed that unbalanced development in cortical interneuron subtypes induced the uneven development (with impairment of critical period and improvement of visual discrimination) as in autism spectrum disorders. We further identified experience-dependent molecular mechanisms to specify the interneuron subtypes and demonstrated that distinct dendritic morphology and function depending on subtypes tightly linked to sensory perception in behaving animals. Therefore, individual experience increased the heterogeneity of intracortical circuits to enable functional individuality.

Free Research Field

神経発達

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、経験により活性化される新規遺伝子が、抑制性ニューロンの分化を最終的に決定し、大脳の回路機能を左右することを示した。これまでに、抑制性ニューロンの種類が生後に変化するという報告はなく、本結果は国内外に大きなインパクトを与えると予想される。一連の成果は、増加する発達障害や、社会不安に呼応して増大する精神疾患に対して、疾患の背景にある遺伝子や生活環境への理解を促し、症状を緩和するための治療法の開発につながると期待される。