一次視覚野 局所神経回路形成の分子メカニズム

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26430029
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 宮下 俊雄 生理学研究所, 生体情報研究系, 特任助教 (80415314)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 大脳皮質 / 局所神経回路 / 一次視覚野 / カルシウムイメージング / サブネットワーク

Outline of Annual Research Achievements

局所神経回路を構成する神経細胞の個性を決定する分子として、クラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）に着目している。そこでcPcdhの発現に重要な役割を持つと思われるゲノムDNAメチル化関係因子のノックアウトマウス（KO）を使い実験を行った。cPcdh遺伝子のin situハイブリダイゼーションを行い、本遺伝子KOではcPcdhの発現パターンに変異が生じ、cPcdh遺伝子の発現パターンより規定される皮質神経細胞の個性がなくなる事を見出した。そこで、個性を無くした神経細胞群より形成される局所神経回路にどの様な機能的変異が生じるかを二光子顕微鏡を用いた生体内カルシウムイメージングにより解析を行った。
機能的な局所神経回路として、特異的なシナプス結合により形成されるサブネットワークを想定した。現在までにサブネットワークを形成する神経細胞群は同一の神経前駆細胞より生じ、一次視覚野では類似した視覚刺激に応答する事が知られている。本研究ではサブネットワークの可視化の為にGFPを発現するiPS細胞を野生型及びKOマウスより作製し、マウス胚盤胞へ移植する事によりキメラマウスを作製し実験を行った。大脳皮質内で同一の神経前駆細胞由来と思われる細胞群はカラム状に存在する。これらをサブネットワークを形成する細胞群とし、これらの個々の細胞の視覚反応をカルシウムイメージングにより評価した。カルシウムイメージングにはGFPとの蛍光波長の重なりを考慮しCal-590というより長波長の蛍光を発するカルシウム指示薬を使用した。視覚刺激としては異なる方位から成る縞刺激を用いた。現在までにサブネットワークを形成する野生型のGFP陽性細胞群はそれぞれが類似した視覚刺激応答を示し、先行研究と同様の結果を確認できた。一方でこの刺激類似性はKO細胞では保持されず、サブネットワーク形成にcPcdhが関わると考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

実験計画に沿った結果が出てきている為。

Strategy for Future Research Activity

生体内カルシウムイメージングの解析を進める。特に細胞の空間的な位置、さらにサブネットワークを構成する細胞の同期的な活動等を評価する。

Causes of Carryover

研究所内に既に配備されている備品を使う事で、実験が出来たため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

カルシウム指示薬や、GCaMP等を発現するウィルスベクターの購入、さらには二光子顕微鏡の消耗品費に使う。
またマウス定位装置などを購入し、より安定した実験が行える環境を作る。