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2011 Fiscal Year Research-status Report

光学的シナプス不活化法による脳内局所神経回路の機能探索

Research Project

Project/Area Number 23650201
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

神谷 温之  北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10194979)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2013-03-31
Keywords脳・神経 / 神経科学 / 生理学 / 薬理学 / シグナル伝達
Research Abstract

脳のニューロンは多くの入力線維を受け、これらのシナプス入力を統合して、出力である活動電位パルス列の発火パターンを規定する。脳の神経回路網において任意の時空間パターンでシナプス機能を制御することができれば、複雑な局所神経回路網による特定のシナプス入力の活動がもつ機能的意義を理解することが可能になる。本研究では、最近開発された光反応性グルタミン酸受容体ブロッカーANQXの光分解を海馬スライス標本に適用し、光(紫外線)照射の範囲を限定することで、海馬神経回路におけるさまざまな入力の興奮性シナプス伝達を選択的に不活化し、局所回路における各シナプス入力の機能的意義を系統的に明らかにしていくことを目指した。計画の初年度にあたる本年度は、ANQXの光分解法が種々のグルタミン作動性シナプスに同様の作用を示すかを検討し、本手法が汎用性を有する入力特異的遮断法に応用できる可能性について検討を行った。海馬神経回路の主要な興奮性シナプスであるCA1野シャーファー側枝シナプスと、CA3野苔状線維シナプスにおいてそれぞれ入力線維の刺激によるシナプス応答(興奮性シナプス後電位:EPSP)を記録した。ANQX投与とシナプス部位への紫外線照射を組み合わせると、両者のシナプスにおいてEPSPがほぼ同程度に持続的に抑制された。ANQXによるシナプス光不活化法は、AMPA型グルタミン酸受容体を介する脳の興奮性シナプス伝達に汎用的に適用できることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マウス脳スライス標本に局所灌流システムを導入し、海馬シナプスを光照射で持続的に抑制する手法を開発し、その汎用性を示した。入力特異的不活化法の開発と評価を目的とする本研究の基幹技術を開発し、実験条件の最適化がはかられたことから、おおむね順調に研究が進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

今後は紫外線照射の領域を光学的に限定することで、海馬CA3野の2つの入力系、すなわち苔状線維シナプスと連合線維シナプスのそれぞれを光不活化し、それぞれの2つの異なるシナプスの機能的役割について検討する。特に連合線維シナプスはCA3野に特徴的な反回性興奮性回路を形成することから、その機能的意義について検討を進める。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

初年度は新たな実験手法の開発にあたり様々な実験条件について最適の条件を探索することに多くの時間を要したため、予定より少額の研究費の使用に留まった。実験条件の検討が本年度中にほぼ終了したことから、次年度はより多くの実験を行い、動物や試薬類の消耗品費に使用する予定である。また、次年度は研究計画の最終年度であることから、学会発表や論文投稿など成果発表を積極的に行い、そのための経費として使用することを予定している。

  • Research Products

    (5 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Heterosynaptic enhancement of the excitability of hippocampal mossy fibers by long-range spill-over of glutamate2012

    • Author(s)
      Uchida, T. et al.
    • Journal Title

      Hippocampus

      Volume: 22 Pages: 222-229

    • DOI

      10.1002/hipo.20885

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Assessing the roles of presynaptic ryanodine receptors and adenosine receptorsin caffeine-induced enhancement of hippocampal mossy fiber transmission2011

    • Author(s)
      Sato, I. & Kamiya, H.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 71 Pages: 183-187

    • DOI

      10.1016/j.neures.2011.07.001

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光反応性ブロッカーを用いたグルタミン酸受容体動態のシナプス「その場」解析2012

    • Author(s)
      神谷温之
    • Organizer
      第89回日本生理学会(招待講演)
    • Place of Presentation
      信州大学(松本)
    • Year and Date
      2012 – 331
  • [Presentation] 単一神経終末エレクトロポレーション法による海馬苔状線維軸索と神経終末の蛍光観察2011

    • Author(s)
      神谷温之
    • Organizer
      第34回日本神経科学学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2011 – 917
  • [Presentation] Photoinactivation analysis of postsynaptic AMPA receptor dynamics during hippocampal long-term potentiation2011

    • Author(s)
      Kamiya, H.
    • Organizer
      Neuroscience 2011
    • Place of Presentation
      USA
    • Year and Date
      2011 – 1116

URL: 

Published: 2013-07-10  

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