2012 Fiscal Year Annual Research Report
嗅覚行動と睡眠による嗅球新生神経細胞の組み込みと排除機構の解明
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24300118
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山口 正洋 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (60313102)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 嗅球 / 神経新生 / 睡眠 |
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| Research Abstract |
嗅覚一次中枢の嗅球では常にニューロンが新生し、神経回路の可塑性に寄与している。新生ニューロンは生存と死の選別を受けるが、我々はこの選別がマウスの食餌行動と休眠行動に対応して行われることを見出した。
本研究では、この時間枠のなかで新生ニューロンの神経回路への組み込みと排除を担う神経分子機構を明らかにする。平成24年度に、
・レンチウイルスを用いて嗅球新生ニューロン特異的に蛍光蛋白を発現させ、その形態を詳細に解析する手法を確立した。
・摂食行動・休眠の様々なタイミングで嗅球新生ニューロンの樹状突起の構造を解析したところ、摂食前には新生ニューロンにおけるfilopodia形成が促進しており、その後摂食・休眠行動中にmopodiaからspineへの変化がおこることを見いだし、新生ニューロンのシナプス形態が著しく変化することが明らかとなった。
・休眠中のマウスの嗅皮質へ神経活動を抑制する薬剤投与を行い、休眠中におこる嗅皮質から嗅球への中枢性シナプス入力が嗅球新生ニューロンの排除を促進するシグナルであることを見いだした。
・摂食時のノルアドレナリンシグナルが休眠時の新生ニューロン排除に重要であることを示唆する結果を得た。
以上により、動物の嗅覚行動・睡眠行動に対応しておこる「嗅覚行動時の匂い入力によるシナプス入力」「嗅覚行動によって活性化される神経調節因子であるノルアドレナリンシグナル」「休眠時の中枢性シナプス入力」の3つの要素が、新生ニューロンの選別に重要な要素であることが分かってきた。今後、新生ニューロンにおいてこれらのシグナルがどのように統合されてその選別を行うかを解明するための基盤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
当初の予定通り、行動に対応した新生ニューロンの構造変化を詳細に観察し、さらに中枢性シナプス入力とノルアドレナリンシグナルが重要な働きをすることを明らかにできた。嗅球スライス標本を用いたリアルタイムの観察系の確立を平成25年度に持ち越すことになったが概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体マウスの摂食・睡眠行動の様々な段階において嗅球・嗅皮質への局所的薬剤投与・電気刺激等を行い・シナプス入力や神経調節性シグナルが如何に統合的に働いて新生ニューロンの組み込み排除を決めているかを明らかにする。また嗅球スライス標本下の新生ニューロンのリアルタイム観察によって詳細に検討する。
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