2021 Fiscal Year Research-status Report
大規模な回路精緻化の起きる新生仔大脳皮質の“現場”解明のための先導アプローチ
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21K18245
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
岩里 琢治 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (00311332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 孝一 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (50253414)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 発達期可塑性 / マウス / 二光子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
子どもの脳の中で、神経活動の影響を受けながら環境に適した精緻な回路が形作られるメカニズムを理解することは、神経科学の最重要課題の一つである。特に、新生児期は大脳皮質回路の大規模な再編が起きる重要な時期であり、この時期の大脳皮質における回路精緻化を理解することは重要である。しかしながら、新生仔マウスは極めて脆弱であり、また、その頭蓋骨は柔らかく、頭の形や大きさ、脳の組織構造などは成体と大きく異なり、さらに、同じ新生仔期であっても発達とともに激しく変化するため、たとえ成体の脳で一般的に用いられている手法であっても新生仔期の脳に適用するためには多くの工夫が必要となる。本研究課題の目的は、新生児大脳皮質の回路精緻化の「現場」を直接見て理解する、新たなアプローチを開拓することであり、マウス大脳皮質体性感覚野の視床皮質シナプスをモデルとして、二光子顕微鏡と電子顕微鏡の技術を新生仔期に最適化した上で組み合わせ、新生仔期のシナプスの特徴およびシナプスと樹状突起ダイナミクスとの関係を解析する。本年度は特に、二光子顕微鏡観察技術の洗練を行った。我々はこれまでに新生仔マウス大脳皮質の同じ神経細胞を8時間ごとに長時間イメージングを行い、神経細胞が樹状突起を特定の軸索にむけて展開する過程を観察し、解析することに成功している。しかし、この時期の神経回路の発達速度は我々の当初の予想を上回り、8時間間隔では神経回路発達のダイナミクスの詳細を知ることが難しいことが明らかとなった。したがって、より短い時間間隔でのin vivoイメージングを行うことが必要となり、試行錯誤を行った末に、大脳皮質の同じ細胞を1時間間隔でイメージングすることによって、樹状突起がどのように形を変えるかをより詳細に解析できることがわかった。また、これらの解析と並行して、新生仔期の大脳皮質に適した電子顕微鏡観察の条件検討も進めた。
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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
本研究課題の目的に適した二光子顕微鏡タイムラプス観察の手法を確立し、新生仔期大脳皮質における神経細胞の樹状突起精緻化の過程を詳細にイメージングすることができた。また、新生仔脳の観察のために電子顕微鏡観察手法の改良を行った。これらのステップは本課題の遂行上重要であり一定の進歩があったことから、おおむね順調と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに撮影した二光子顕微鏡タイムラプス画像の詳細な解析を行う。さらに、それと並行して、タイムラプス観察を行った樹状突起を共焦点画像で同定し、さらに超薄切片を作製し電子顕微鏡画像を撮影し観察を行う。
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| Causes of Carryover |
分担研究者との対面での研究打ち合わせが、新型コロナウイルス感染拡大が長期化したことにより実施できなかった。そのために、予定していた解析の一部に関して十分に推進することができなかった。また、研究協力者とともに国内外の学会や研究会に参加して情報収集や国内外の関連研究者を訪問して情報交換をすることを予定していたが、ほとんど行うことができなかった。活発な研究交流は研究の推進に必須であることから、今年度は状況が落ち着き、支障なく研究交流が行えることを期待する。
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