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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Dynamics of neural circuit and its impariment studied by optical imaging

Research Project

Project/Area Number 26250014
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡部 繁男  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (60204012)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 原田 彰宏  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40251441)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsシナプス / イメージング / 超解像顕微鏡 / 自閉症モデル動物
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではシナプス動態を個体レベルで可視化し、大脳皮質錐体細胞に形成される興奮性・抑制性シナプスについて、動態、分子組成、形態の関連性を明らかにすることを第一の目標とした。さらに発達時期に応じたシナプス動態の制御の役割を知るため、大脳皮質の発達に依存して、分子発現とシナプスへの分子集積がどのように変化するのかを解析した。また精神神経疾患の病態について精神神経疾患の病態モデル動物を活用したイメージング実験により検討した。平成28年度にはまず個体レベルでのシナプスの二光子顕微鏡による観察と電子顕微鏡や連続切片立体再構築法を組み合わせた技術について手法の最適化を実現し、複数の精神疾患病態モデル動物のシナプス動態を測定した。その結果自閉症モデル動物で観察されたスパインシナプスの障害は他の病態モデルでは観察されず、自閉症に関連した病態に強く関連したものであることが示唆された。次に生後初期の大脳皮質や海馬におけるシナプス密度を制御する分子として同定したCaMKIIαについて、キナーゼ活性が失われると発達期のシナプス形成が過剰となり、このシグナルがsynGAPおよびRap1を介して機能することを発見した。このデータは回路成熟に伴ってCaMKIIαが増加することで活発なシナプス形成の終結が引き起こされる可能性を示唆した。さらにシナプス動態の変化を発達依存的に制御する機構としてシナプス局所で分泌される分子が局所的にその安定性を制御している可能性を検討し、BMP4がシナプス前部から放出されるシナプス不安定化因子であることの実験的証拠を得た。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] AMPA glutamate receptors are required for sensory-organ formation and morphogenesis in the basal chordate.2017

    • Author(s)
      Hirai, S., Hotta, K., Kubo, Y., Nishino, A, Okabe, S., Okamura, Y. and H.Okado
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Science USA

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      doi: 10.1073/pnas.1612943114

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] High affinity receptor labeling based on basic leucine zipper domain peptides conjugated with pH-sensitive fluorescent dye: visualization of AMPA type glutamate receptor endocytosis in living neurons.2016

    • Author(s)
      Hayashi, A., Asanuma, D., Kamiya, M., Urano, U. and S. Okabe
    • Journal Title

      Neuropharmacology

      Volume: 100 Pages: 66-75

    • DOI

      10.1016/j.neuropharm.2015.07.026

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Temporal Changes in the response of SVZ neural stem cells to intraventricular administration of growth factors.2016

    • Author(s)
      Ochi, T., Nakatomi, H., Ito, A., Okabe, S. and N. Saito
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1636 Pages: 119-129

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2016.01.046

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast 3D visualization of endogenous brain signals with high-sensitivity laser scanning photothermal microscopy.2016

    • Author(s)
      Miyazaki, J., Tadatsune, I., Tanaka, S., Hayashi-Takagi, A.,,Kasai, H., Okabe, S., and T. Kobayashi
    • Journal Title

      Biomedical Optics Express

      Volume: 7 Pages: 1702-1710

    • DOI

      10.1364/BOE.7.001702

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Insights into age-old questions of new dendritic spines: From form to function.2016

    • Author(s)
      Parajuli, L. K., Tanaka, S., and S. Okabe
    • Journal Title

      Brain Research Bulletin

      Volume: 129 Pages: 3-11

    • DOI

      doi:10.1016/j.brainresbull.2016.07.014.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Abnormal synapse dynamics in mouse models for autism spectrum disorders2017

    • Author(s)
      Shinji Tanaka, Masaaki Isshiki, Risa Iguchi, Shinji Urata, Shunsuke Mizutani, Toshihiko Kuriu, Katsuhiko Tabuchi, Toru Takumi, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] Molecular mobility inside dendritic spines of cultured hippocampal neurons2017

    • Author(s)
      Kazuki Obashi, Yasuhiro Inoue, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] Analysis of postsynaptic function of ACF7, an actin-microtubule crosslinking protein2017

    • Author(s)
      Yutaro Kashiwagi, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] Three-dimensional analysis of microglia and synapses in developing cerebral cortex2017

    • Author(s)
      Tadatsune Iida, Shinji Tanaka, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] The effects of noise-induced hearing loss on the cochlea revealed by the new optical clearing method2017

    • Author(s)
      Shinji Urata, Tadatsune Iida, Yu Mizushima, Chisato Fujimoto, Yu Matsumoto, Tatsuya Yamasoba, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2017-03-28 – 2017-03-30
  • [Presentation] イメージングによる神経回路発達の理解2017

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第66回日本小児神経学会関東地方会
    • Place of Presentation
      日本医科大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2017-03-25 – 2017-03-25
    • Invited
  • [Presentation] High resolution imaging of synaptic structure and molecules.2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      The 4th International Anatomical Sciences & Cell Biology Conference
    • Place of Presentation
      Hong Kong (China)
    • Year and Date
      2016-12-04 – 2016-12-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging synapses in vivo; physiology and pathology of synapses and neural circuits2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      The 4th International Anatomical Sciences & Cell Biology Conference
    • Place of Presentation
      Hong Kong (China)
    • Year and Date
      2016-12-04 – 2016-12-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Developmental Defects in cortical synapse remodeling associated with autism spectrum disorders.2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      NSF-AMED Workshop: Comparative Principles of Brain Architecture and Functions.
    • Place of Presentation
      San Diego(USA)
    • Year and Date
      2016-11-17 – 2016-11-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Maturation-dependent regulation of synaptic density and dynamics.2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      The 47th NIPS International Symposium “Decoding Synapses”
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県岡崎市)
    • Year and Date
      2016-10-26 – 2016-10-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High resolution imaging analysis of postsynaptic structure2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20 – 2016-07-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自閉スペクトラム症の病態理解に向けて―モデル動物イメージングからのアプローチ2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第46回日本神経精神薬理学会
    • Place of Presentation
      ソウル(韓国)
    • Year and Date
      2016-07-02 – 2016-07-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Maturation-dependent regulation of synaptic density and the role of CaMKIIα.2016

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      US-Japan Brain Research Cooperative Program Current trends and future directions of synaptic plasticity research.
    • Place of Presentation
      Baltimore (USA)
    • Year and Date
      2016-06-22 – 2016-06-25
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京大学 大学院医学系研究科 神経細胞生物学分野 岡部研究室

    • URL

      http://synapse.m.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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