2015 Fiscal Year Research-status Report
大脳皮質-大脳基底核投射から見た基底核神経回路の機能的並列性
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26350983
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
苅部 冬紀 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (60312279)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 晋 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (20510960) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大脳皮質 / 大脳基底核 / 視床下核 / 淡蒼球外節 / チャネルロドプシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、広範な領野から起こる大脳皮質―視床下核投射と、大脳基底核内の多核からの情報との統合について研究することで、大脳皮質‐基底核回路の機能的並列性と独立性を明らかにすることを目的としている、前年度は皮質‐視床下核投射に傾注して一定の結果を得たので、本年度は視床下核への主要な抑制性投射を担う淡蒼球外節に着目した。
近年の研究で、淡蒼球外節細胞は発生学的・神経回路的に複数のタイプに分かれることが示されている。そこで、まず脳スライス標本から淡蒼球外節神経細胞のホールセル記録を行い、電気生理学的性質を記録した。記録細胞の形態と免疫組織化学的性質について、実験を行い、これらに基づく細胞タイプを同定した。電気生理学的パラメータに基づいて多変量解析を行った結果、異なる電気生理学的性質を持つ細胞に区分された。加えて、形態的特徴および免疫組織化学の結果と相関が見られた。また、神経修飾物質の受容体発現に関しても特徴が見られた。
淡蒼球外節からの投射についても電気生理学的な解析と、光遺伝学の利用による神経結合の実験を進めており、皮質投射と関連した新規な神経回路の手掛かりとなる知見を得た。
また、光遺伝学については、数種の波長特性の異なるチャネルロドプシン変異を入手し、その評価を行った。
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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
申請時計画では平成27年度以降に (2A)スライス標本を用いた皮質‐視床下核終末の光刺激法による電気生理学的解析 (2B)皮質‐視床下核投射と、皮質‐線条体‐淡蒼球‐視床下核回路の関係 (2C)生体内における細胞外記録を利用し、皮質‐基底核回路の活動を記録する、の三項目を予定していた。(2A,2B)については次年度以降も継続して行うことを計画していた。以下に、当初計画と現在の達成項目について記述する。
(2A)前年度立ち上げた光刺激システムを用いて、皮質軸索由来の興奮性シナプス電流の記録を継続した。(2B)淡蒼球外節からのホールセル記録と形態学的実験を組み合わせ、細胞タイプの特徴を同定した。皮質と淡蒼球外節からの視床下核投射およびそれに対するドーパミンを中心とした神経関連物質薬理実験を継続した。さらに、単一細胞・シナプスレベルの形態観察と免疫組織化学法によるその性質の観察を目的として共焦点顕微鏡システムによる高解像度での解析も開始し、シナプス前・後マーカータンパク質の染色法と画像取得法を確立した。 (2A,B)については年度をまたいだ実験を予定しており、ほぼ計画通りに進捗したと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
26-27年度の形態学的・電気生理学的結果に基づいて、引き続き光遺伝学による特異的投射経路の標識および刺激と電気生理学に加え高解像度の共焦点顕微鏡観察と免疫組織化学を並行し、シナプス特性の解析を行う。なお実験計画(2C)の生体記録については、実験技術上の困難が明確になったため、当初の計画の通り、（2A,2B）を優先することとして、研究分担者の取消しを行った。具体的な目標としては
（1）各皮質領野からの大脳基底核の諸核への投射系について、電気生理学とシナプスマーカーとウイルスベクターによる投射軸索の標識を用いた共焦点顕微鏡観察を行い、神経回路特異的なシナプスの生理学的・形態学的特徴を明らかにしたい。
（2）光波長特性やチャネル特性について多様なチャネルロドプシンを利用して、複数の入力が、単一のシナプス後構造にどのように収束しているかを明らかにすることで、一次・二次運動野の基底核回路への機能的差異並びにより高次の皮質領野との差異を観察したい。
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| Causes of Carryover |
物品費については、購入予定の消耗品の価格が下がったため、および、実験内容の若干の変更に伴い、試薬の使用量などに変更があったために、次年度使用額が生じた。
旅費については、学会参加費用を他の研究費で賄ったために差額が生じた。
その他については、機器修繕費および論文投稿費用を見込んでいたが、いずれも使用がなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初予定の費目通りに使用する予定である。
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