2015 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
25430024
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
水口 留美子 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (70450418)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 前障 / 大脳皮質 / アデノ随伴ウイルスベクター / 狂犬病ウイルスベクター / 光遺伝学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、前障の投射ニューロンで特異的にCre組換え酵素を発現するトランスジェニックマウス（Cla-Creマウス）を用いて、前障を介する神経回路および前障の生理機能を解明することを目的として実験を行った。スライス・パッチクランプ法を用いてCla-CreマウスのCre陽性ニューロンから記録を行ったところ、皮質ニューロンに比べて非常に低頻度の発火パターンを示すことが分かった。また、アデノ随伴ウイルスを用いてCre陽性ニューロンにチャネルロドプシンを発現させ、その投射先である皮質ニューロンより記録を行ったところ、光刺激に応答してfast-spikingニューロンで特異的に活動電位が生じることが明らかとなった。一方、多くのregular-spikingニューロンでは、光刺激に応じてESPSが生じた後にIPSPが生じることが示された。これらの現象は、高頻度の光刺激を行った際には、最初の一発目の光刺激に対してのみ観察された。大脳皮質のfast-spikingニューロンは、その多くがParvalbumin（PV）陽性の抑制性ニューロンであることが知られている。PV陽性ニューロンにCreを発現するトランスジェニックマウス（PV-Creマウス）を用いて、狂犬病ウイルスベクターによる逆行性経シナプス標識を行ったところ、多数の前障ニューロンが標識され、皮質PV陽性ニューロンは前障から直接シナプス入力を受けることが示された。これらの結果から、前障は外界からの感覚刺激を受けて大脳皮質のPV陽性ニューロンを一過的に活性化することにより、その周辺の錐体ニューロンの活動を抑制し、感覚統合や注意などの脳高次機能に関与する可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までの研究から、前障Cre陽性ニューロンは大脳皮質の幅広い領域に投射することが示されていたが、投射先の大脳皮質でどのような変化を引き起こすのかは明らかにされていなかった。今回、スライス・パッチクランプ法による電気記録と、チャネルロドプシンを用いたCre陽性ニューロンの神経活動の人為的操作を組み合せた実験により、前障が皮質抑制性ニューロンを活性化し、その周囲の錐体ニューロンにIPSPを引き起こすことが示された。また、狂犬病ウイルスを用いた経シナプス逆行性標識法により、皮質PV陽性ニューロンが前障から直接の入力を受けることが神経解剖学的にも示された。これらの結果は、今後の研究を発展させるための大きな手がかりとなり、前障の生理機能を解明する上でも重要な知見になると期待される。本年度、前障の機能を人為的に操作したマウスを用いて行動実験を行う予定であったが、いくつかの実験を行ったものの有意な結果を得るには至らなかった。しかしながら、注意・学習を評価するための行動テストを立ち上げ、実験条件の検討を進めるなど、一定の進展は得られた。これらのことから、研究は当初の研究計画から多少の変更はあるものの、概ね順調に進展していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの神経解剖学的・電気生理学的解析から、前障の大まかな神経投射・入力のパターンが明らかにされると共に、その生理機能を示唆するデータが得られつつある。今後は、前障の個体レベルでの生理機能について、イメージング、行動実験など幅広い手法を用いて明らかにして行く予定である。前障は大脳皮質の活動を一過的に抑制すると考えられることから、我々は前障の生理機能について、次の２つの仮説を考えている。（１）前障は皮質オシレーションの位相をリセットすることにより同期活動の生成に関与し、異なる感覚野の情報統合を容易にする（２）前障は外界からの感覚情報を受けた際に、他の感覚情報を一過的に抑制することで、選択的注意を引き起こす。本年度はこれらの仮説を検証するために、カルシウムイメージング法を用いて皮質全体の活動変化のパターンを調べると共に、前障の機能を操作したマウスを用いて、感覚統合や注意などを評価する行動テストを行う予定である。また、これらの生理機能の基盤となる神経回路の詳細を明らかにするために、さまざまなウイルスベクターを用いた遺伝学的手法によって、前障-皮質間、および前障内部の神経結合様式の詳細について神経解剖学的に明らかにしていきたいと考えている。
|
| Causes of Carryover |
学会参加等のための旅費として450,000円を予定していたが、本年度は国内学会にしか参加しなかったため予算が余った。また、研究室全体としての研究費が減少傾向にあるため、消耗品などを極力節約して研究を行った結果、余剰が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
金額がそれほど大きくないため、次年度の消耗品（試薬、動物等）の費用の一部として充当する予定である。
|
