2020 Fiscal Year Research-status Report

新生仔生体イメージングによる大脳皮質回路形成における自発的同期活動の役割の解明

Research Project

Project/Area Number	20K06876
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	水野秀信熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中川直鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	2光子イメージング / カルシウムイメージング
Outline of Annual Research Achievements	発達期の大脳皮質では感覚入力に依存しない自発的神経活動が見られる。しかし、これまでの知見は主に固定組織または培養組織の実験で得られてきたため、生体内で自発的神経活動が回路形成にどのように関わるかは不明な点が多い。これまでの研究で、2光子顕微鏡生体イメージングを用い、新生仔の体性感覚野第4層の神経細胞群に自発的な同期神経活動が存在することを発見していた。本研究の目的は、①自発的同期神経活動に関わる分子メカニズムを明らかにすること、②自発的同期神経活動と第4層神経回路形成の関連を明らかにすることであった。 2020年度の研究進展を以下にまとめる。①については、NMDA型グルタミン酸受容体の必須サブユニットNR1をノックアウトした第4層神経細胞において、自発的同期神経活動の同期レベルが低下していることを見出した。この結果は、自発的同期神経活動の強化にNMDA型グルタミン酸受容体が関わる事を示している。一連の研究成果は北米神経科学学会誌に発表した（Mizuno et al., The Journal of Neuroscience　2021、単独責任著者論文）。②については、第4層神経細胞の自発的神経活動と細胞形態を同時に生体タイムラプス観察する条件を洗練することで、両者の相関を解析することが可能となった。また、2光子顕微鏡生体イメージングを用い大脳皮質神経回路形成メカニズムを解析する研究についてまとめた総説を、日本神経科学学会誌に発表した（Rao and Mizuno, Neuroscience Research 2020）。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究①について、自発的同期活動にNMDA型グルタミン酸受容体が関わる事を示す事し、J Neurosci誌に発表したため。
Strategy for Future Research Activity	研究②について進める。