2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26710004
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
和氣 弘明 生理学研究所, 発達生理学研究系, 准教授 (90455220)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 髄鞘 / オリゴデンドロサイト / 学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系において髄鞘化された軸索は白質を形成する。これまでアルツハイマー患者などにおいて白質に障害を同時に持つ患者はその認知機能低下が持たない患者に比して著しいことが知られている。また近年、統合失調症患者のスクリーニングで、統合失調症患者では髄鞘関連タンパク質の発現変化を認めることがわかっている。そこで本課題では髄鞘と行動異常の相関を検討するため髄鞘の恒常性に異常を認めるマウス(PLP-tg)を用いて、学習行動異常の原因を明らかにすることを目的とした。前肢レバー引きによる水報酬タスクを運動学習課題とし、２週間連日でマウスに行わせた。正常群に比し、PLP-tgでは初期の成功率は差を認めないが後期の成功率は低かった。また学習に伴う髄鞘タンパク質の発現変化も正常群では訓練前後で認めるもののPLP-tgでは認められなかったことから学習に伴う髄鞘制御がPLP-tgではなされないことがわかった。髄鞘制御不全の結果どのような回路基盤で学習行動が阻害されるかを検討するため、２光子顕微鏡下でカルシウム感受性蛍光タンパク質を導入したマウスに運動学習を行わせ、第一次運動野2/3層の活動パターンを数理学的に解析した。PLP-tgでは訓練期間を通してレバー引きとは関係のない神経細胞活動（自発活動）が認められた。またマルチユニットの記録から麻酔下における神経細胞活動に変化は認められないことがわかった。これまでスパインの構造的可塑変化は学習行動に必要であることが知られているため、入力先である第一次運動野2/3層の樹状突起のスパインのターンオーバー率を調べたところPLP-tgで正常群に比して低いことがわかった。これらのことより髄鞘の制御は学習行動に必須であり、これが阻害されることによって学習行動に異常をきたすことがわかった(Kato, Wake et al in preparation)。
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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
現在まで非常に研究が順調に進み達成度をこえる結果を出している。イメージングシステムが順調に稼働し、解析も進んでいるため
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| Strategy for Future Research Activity |
PLP-tgマウスにおける自発活動の高さが学習効率の低下を引き起こすことがわかったため、また運動学習２週間においてPLP-tgにおいても自発活動量の低下をみとめることから学習期間を延長することにより学習効率の改善が認められるかを検証する。またチャネルロドプシンなどの光活性化タンパク質を用いることによって視床の軸索を刺激し、運動学習効率の改善を認めるかどうかも検証する。また自発活動の高さに対する抑制性神経細胞活動の関与を検証するためにパルブアルブミン(PV)陽性細胞の活動をPV-Creマウスに選択的にGCaMPを発現するようなマウスを用いて検証する。さらに自発活動の高さと学習効率との直接の因果関係を数理学的に解析する。またより大脳皮質層間の機能相関を検証するために大脳皮質において神経活動を立体的に捉え、高速で立体画像を取得する必要がある。また解析も随時それに応じた対策を必要とする。
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| Causes of Carryover |
備品の納品が間に合わなかったため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
随時計画通りに使用していく。備品の購入を新年度に行う。
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