2022 Fiscal Year Research-status Report
Neuronal circuit basis for non-motor function of the cerebellum
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19K06919
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
杉原 泉 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (60187656)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マウス / Aldoc / 小脳 / 非運動機能 / 第I脚 / 橋核 / 大脳 / 大脳小脳連関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト小脳で巨大な体積を占める後葉半球部の小葉（第I脚、第II脚）は、臨床症状や画像解析から、体性運動機能よりも非運動機能に関与することが知られている。このことの神経回路基盤を理解することが重要であるが、そのためにマウスモデルを用いて研究する場合、動物間の小葉の相同性が問題となる。多彩な研究方法を利用できる齧歯類の小脳においては、半球部中央の第I脚と命名された１つの小葉のみがヒトの第I脚・第II脚に相当することをわれわれはこれまでに明らかにした。それに基づき、マウスを用いて、精緻な手法（単一軸索投射解析、Aldoc-Venusマウスでの両方向性蛍光トレーサーによる高効率神経回路解析、マウス行動解析、形成発達機構解析、電気生理学的解析）による系統的解析を行い、小脳の非運動機能の神経回路基盤を解明するのが本研究の目的である。単一軸索投射解析、形成発達機構解析、電気生理学的解析、Aldoc-Venusマウスでの両方向性蛍光トレーサーによる高効率神経回路解析を大学院生で分担し進展中である。
それらの解析のなかで、2022年度には、大脳から橋核を経由して小脳へ至る大脳小脳連関の部位対応的投射の構築の原則を解明した。大脳の連合野・辺縁系を含む多くの領域が橋核の吻側・内側を経由して、視覚野と聴覚野は橋核の外側を経由し、島皮質は橋核の外側を経由し、いずれも小脳の第I脚、第VIbc-VII小葉、および傍片葉に主として投射し、小脳の非運動機能の基盤になっていることが判明した。一方、大脳の運動野と体性感覚野は橋核の中央と尾側を経由して小脳のそれ以外の小葉に投射することが判明した。小脳の第I脚は、小脳核の腹側に特異的に投射することも判明した。以上のように、小脳の非運動機能の神経回路基盤に関して新しい知見を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度末に立てた、繰越の2022年度の研究計画に含まれるほとんどの部分を予定通り進展させることができた。研究代表者を責任著者とする1編の論文を国際誌に発表することができた。本研究の最重要部分でありながら、2021年度中には、論文発表にまでは至らなかった大脳・橋核・小脳投射の解析の論文である。また、他に2編の論文は投稿中であり、他に共同研究の論文1編、書籍の一部1編も発表した。これらの成果は、研究代表者と研究代表者の指導する大学院学生とで主要部分を担当した研究である。研究が進展した理由としては、留学生を含めた大学院生６名が本研究に参加してくれたこと、彼らの指導が順調にできたことが挙げられる。2021年度から設置されてマウスの一時的飼育ができる実験室（第二種実験室）を設置することができ、2022年度も引き続き利用できていることが本研究の進展に大きく寄与した。また、研究手法自体が、あまり挑戦的な新規なものではなく、これまでの研究代表者の開発してきた研究手法やマウス系統を発展的に引き継いだものであることも理由に挙げられる。さらに、所属大学と所属研究室の基本的研究環境が整っていたこと、昨年度までのうちに大学院生の力量で順調に研究成果を挙げられる態勢を整えてきたことなどが挙げられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度より使用できるようになった、マウスの一時的飼育ができる実験室（第二種実験室）の利用を継続して、当初は研究室から離れていた大学の動物実験施設で行っていた動物実験の多くを研究室内で行うようにして効率化を図る。当初の研究計画をさらに発展させて、具体的には、次の解析のうちのいくつかを完成させる。未発表の脳幹のいくつかの神経核から小脳への苔状線維投射パタンについての単一軸索投射パタンの解析、小脳皮質の異なる小葉の異なるゼブリンの縞が小脳核と下オリーブ核に作る部位対応的投射の解析、小脳の小葉構造とゼブリン縦縞構造がどのように形成されるかという発達過程の解析、大脳・橋核・小脳投射パタンの大脳からの経シナプスアデノ随伴ウイルス(AAV)による標識での解析、などが候補である。それらの解析によって、小脳の非運動機能の神経基盤をより明確に示していく。
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| Causes of Carryover |
2022年度において、2021年度からの次年度使用額があったこと、消耗品費用などにおいて十分に計画的に支出して経費をできる限り節減したこと、そして、国内旅費（国内学会出席）、および、動物飼育費の一部に関して、大学の経費からの支出ができたため、本科研費からの支出を節減できたことが、次年度使用額が生じたことの理由である。これらは、次年度において、本研究の継続のための消耗品費用、動物飼育費、旅費および人件費など、そして、本研究成果を論文として発表するための経費に充当する。
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