Elucidation of the mechanism by which neural connections predetermined in cellular lineages are selectively affected by sensory input

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06873
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Tarusawa Etsuko 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (00446262)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クラスター型プロトカドヘリン / シナプス / 細胞系譜 / 大脳皮質 / 神経回路

Outline of Final Research Achievements

It is known that neural circuit formation in the brain involves both prenatal developmental programs and postnatal experience-dependent processes. The purpose of this research project is to elucidate the molecular mechanisms by which postnatal sensory deprivation inhibits the formation of bilateral connections specifically between clonal neurons. In this study, we examined the formation of silent synapses selectively between clonal neurons by patch-clamp double Whole-cell recording. The results showed that silent synapses were infrequent, suggesting that AMPA receptors may be expressed at most synapses. Freeze-fracture replica labeling revealed that cPcdh co-localized with PSD95 in the postsynaptic membrane.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大脳皮質に存在する個々の神経細胞は、同じ細胞系譜の神経細胞が特異的な神経回路を形成していることが明らかになってきている。本研究では、皮質体性感覚野第4層に存在する同一細胞系譜の神経細胞が高い双方向性結合をしていること、また、この結合性にクラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）が関与していることを明らかにした。更に、cPcdhタンパク質がシナプスに存在すること、サイレントシナプス形成に関わることを明らかにすることに成功した。これらの結果は、個々の神経細胞の個性に関わるcPcdhタンパク質のシナプスでの役割を明らかにするものであり学術的意義が高いと考えている。