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2017 Fiscal Year Annual Research Report

The effect of activity dependent myelination on to the neuronal circuit activity

Research Project

Project/Area Number 26710004
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

和氣 弘明  神戸大学, 医学研究科, 教授 (90455220)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords髄鞘 / 運動学習
Outline of Annual Research Achievements

オリゴデンドロサイトは髄鞘によって神経伝導速度を制御し、約50倍程度まで速めることができる。これによって活動電位の到達時間を制御し、シナプスの発火タイミングを調節し、情報伝達を効率化する役割を持っていると考えられる。本課題ではこの髄鞘の恒常性が損なわれているモデルマウス(PLP-tg)を用いて、運動学習としてレバー引きによる水報酬学習を組み合わせ学習時の髄鞘の神経回路活動への寄与を検討した。PLP-tgは正常群に比し、学習効率の低下を認めた。さらに大脳皮質運動野から組織を採取し、RNAを抽出し、訓練前後でのミエリン塩基性蛋白質(MBP)の発現を比較したところ、正常群で認められる運動前後でのMBPの発現上昇がPLP-tgでは認められなかった。またマウス大脳皮質運動野2/3層のカルシウムイメージングを学習行動中に行うことで学習時の神経細胞の発火パターンを正常群と比較した。正常のマウスに比してPLP-tgはレバーを引く行動と関連のない自発活動の増加を認めた。この自発活動と運動学習効率は逆相関することから自発活動が高いほど、運動学習の効率は低くなることが明らかとなった。さらに光遺伝学によるオプトジェネティックス法を用いて、活動電位到達時間の時間的分散を計測したところ、視床刺激によって引き起こされる大脳皮質運動野の神経細胞の活動は正常群に比してPLP-tgはspike latencyが長く、かつ1回の刺激で誘導されるスパイクの数が多いことが明らかとなった。この活動電位の到達するタイミングを人為的に補正し、同期させることでPLP-tgでも運動学習を改善させることができるかことがわかった。本研究により髄鞘の恒常性が損なわれた際におきる運動学習がどのような神経回路の異常によって起きるのかを明らかにし、髄鞘の恒常性維持機構の破綻による学習障害、情報処理異常の可能性を提案することができた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Activity-dependent functions of non-electrical glial cells2018

    • Author(s)
      Kato Daisuke、Eto Kei、Nabekura Junichi、Wake Hiroaki
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      doi: 10.1093/jb/mvy023

  • [Journal Article] Cortical astrocytes prime the induction of spine plasticity and mirror image pain.2018

    • Author(s)
      Ishikawa T, Eto K, Kim SK, Wake H, Takeda I, Horiuchi H, Moorhouse AJ, Ishibashi H, Nabekura J.
    • Journal Title

      Pain

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1097/j.pain.0000000000001248

  • [Journal Article] Reduced Mastication Impairs Memory Function2017

    • Author(s)
      Fukushima-Nakayama Y.、Ono Takehito、Hayashi M.、Inoue M.、Wake H.、Ono Takashi、Nakashima T.
    • Journal Title

      Journal of Dental Research

      Volume: 96 Pages: 1058~1066

    • DOI

      10.1177/0022034517708771

  • [Presentation] Systemic - CNS immune interaction to regulate neuronal activity2017

    • Author(s)
      Hiroaki WAKE
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会(千葉)
  • [Presentation] Myelination for information processing2017

    • Author(s)
      Hiroaki WAKE
    • Organizer
      第90回日本神経化学会大会(仙台)
  • [Presentation] Physiology of microglia -New Insights-2017

    • Author(s)
      Hiroaki WAKE
    • Organizer
      XXⅢ World Congres of Neurology(京都)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 髄鞘のスクラップアンドビルドによる脳情報処理の効率化2017

    • Author(s)
      和氣弘明
    • Organizer
      次世代脳冬のシンポジウム(東京)
  • [Presentation] Spatial and temporal regulation of neuronal circuit activity by glial cells2017

    • Author(s)
      Hiroaki WAKE
    • Organizer
      "The UK-Japan Spring Neuroscience Symposium (ロンドン)"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Activity dependent myelin regulation in information processing"2017

    • Author(s)
      Hiroaki WAKE
    • Organizer
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会(東京)

URL: 

Published: 2018-12-17  

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