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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Phsyiological study in developmental synaptic competition and elimination

Research Project

Project/Area Number 19H03343
Research InstitutionTokyo Women's Medical University

Principal Investigator

宮田 麻理子  東京女子医科大学, 医学部, 教授 (70281631)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords視床 / シナプス刈込み / 感覚経験依存的 / 神経伝達物質放出機能
Outline of Annual Research Achievements

最終年度は生き残るシナプス(ヒゲ由来)と刈り込まれるシナプス(異所性)の発達期におけるプレシナプスの機能変化に関して、感覚経験がどのような影響を与えるかを調べた。
感覚経験をはく奪する目的で、マウスがヒゲを使って探索行動をし始める生後14日前後でヒゲを抜去すると、シナプス刈込が障害され、異所性のシナプスが残る。この段階でプレシナプスからパッチクランプを行い、電気記録を取った。その結果、早いシナプス小胞放出能の獲得が、ヒゲの感覚経験に依存していることを明らかにした。プレシナプス機能のパラメータは経路特異的なもの、経路特異的かつ経験依存的なもの、経路に関係なく発達する因子などそれぞれ同調するのではなく、独立して発達することが明らかになった。
具体的には、プレシナプスの大きさ、小胞放出に必要なカルシウム電流などは経路依存的すなわち将来生存するヒゲ由来のシナプス終末のみで成熟したが、感覚経験のはく奪には影響を受けなかった。将来刈り込まれる異所性シナプスはヒゲを抜去しても強化されることなく、未熟のシナプスのままであった。一方で、小胞放出に必要な活動電位(電位依存性ナトリウムチャネル電流)はヒゲ由来と異所性も変わりなく成熟し経験非依存的であった。これらは、今までプレシナプスが同調して発達するという想像を覆すものでありきわめて新規の発見である。これらの知見は以下の論文に発表した。
Mitsuharu Midorikawa†*, Mariko Miyata*:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2022423118

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Dysfunction of parvalbumin-expressing cells in the thalamic reticular nucleus induces cortical spike-and-wave discharges and an unconscious state2022

    • Author(s)
      Abdelaal Manal S.、Midorikawa Mitsuharu、Suzuki Toru、Kobayashi Kenta、Takata Norio、Miyata Mariko、Mimura Masaru、Tanaka Kenji F.
    • Journal Title

      Brain Communications

      Volume: 4 Pages: -

    • DOI

      10.1093/braincomms/fcac010

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 感情クオリア構造とその神経基盤の解明に向けて.2022

    • Author(s)
      土谷尚嗣 宮田麻理子
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 73 (1) Pages: 64-69

  • [Journal Article] Facial nerve regeneration with bioabsorbable collagen conduits filled with collagen filaments: An experimental study2021

    • Author(s)
      Hayakawa Nami、Matsumine Hajime、Fujii Kaori、Osaki Hironobu、Ueta Yoshifumi、Kamei Wataru、Niimi Yosuke、Miyata Mariko、Sakurai Hiroyuki
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 18 Pages: 302~308

    • DOI

      10.1016/j.reth.2021.08.006

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] FoxG1 regulates the formation of cortical GABAergic circuit during an early postnatal critical period resulting in autism spectrum disorder-like phenotypes2021

    • Author(s)
      Miyoshi Goichi、Ueta Yoshifumi、Natsubori Akiyo、Hiraga Kou、Osaki Hironobu、Yagasaki Yuki、Kishi Yusuke、Yanagawa Yuchio、Fishell Gord、Machold Robert P.、Miyata Mariko
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 3773

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23987-z

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electrophysiological and anatomical characterization of synaptic remodeling in the mouse whisker thalamus2021

    • Author(s)
      Ueta Yoshifumi、Miyata Mariko
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 2 Pages: 100743~100743

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100743

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distinct nociresponsive region in mouse primary somatosensory cortex2021

    • Author(s)
      Osaki Hironobu、Kanaya Moeko、Ueta Yoshifumi、Miyata Mariko
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2021.04.14.439725

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Social stress-induced remodeling of neuronal circuits in the sensory thalamus.2022

    • Author(s)
      Nakayama Hisako, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 99th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 視床プレシナプス機能の発達2022

    • Author(s)
      宮田麻理子
    • Organizer
      学術変革領域班会議(脳の若返りによる生涯可塑性誘導-iPlasticity-臨界期機構の解明と操作)
  • [Presentation] Development of presynaptic functions at surviving and eliminated synapses in the somatosensory thalamus.2021

    • Author(s)
      Midorikawa Mitsuharu, Miyata Mariko
    • Organizer
      第44回 日本神経科学大会 第1回 CJK 国際会議
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Postsynaptic activity dependence of selective strengthening and an establishment of mono-innervation at whisker-related afferents to thalamic neuronal synapses.2021

    • Author(s)
      Nakayama Hisako, Miyata Mariko
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会/第1回 CJK 国際会議
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optogenetic inhibition of the primary somatosensory cortex neurons reduces pain behavior in free-moving mice.2021

    • Author(s)
      Hironobu Osaki, Moeko Kanaya, Miyata Mariko
    • Organizer
      1st International Symposium on Hyper-Adaptability
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異所痛を生み出す脳内神経回路改編メカニズム2021

    • Author(s)
      宮田麻理子
    • Organizer
      第43回日本疼痛学会
    • Invited
  • [Presentation] マウス体性感覚視床における末梢神経損傷後のシナプス改編制御.2021

    • Author(s)
      植田禎史, 宮田麻理子
    • Organizer
      第68回中部日本生理学会
  • [Presentation] 感覚によってつくられる視床の柔らかさ2021

    • Author(s)
      宮田麻理子
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microglia in the brainstem induces synaptic remodeling and map reorganization in the thalamus after peripheral nerve injury.2021

    • Author(s)
      Ueta Yoshifumi, Miyata Mariko
    • Organizer
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2023-03-23  

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