2021 Fiscal Year Annual Research Report
Functional analysis of the cortical microcircuit in CNTNAP2 knock-out mouse.
Publicly Offered Research
| Project Area | Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders |
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| Project/Area Number |
21H00217
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
窪田 芳之 生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 准教授 (90192567)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 自閉症 / 棘突起 / CNTNAP2 / 神経回路再編成 / 生体観察 / 電子顕微鏡 / ２光子顕微鏡 / 大脳皮質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自閉症患者は、大脳皮質にある棘突起の形態異常が古くから報告されており、シナプスを介する信号伝達に異常が起きていると考えられている。近年の遺伝学的研究により、自閉症患者にはシナプス結合に関わる遺伝子にゲノム変異があることが報告されている。また、自閉症関連遺伝子の変異や欠失マウスの研究でも、シナプスの機能異常や自閉症様症状を示すことが報告されている。本申請研究課題において、自閉症の原因遺伝子の一つとして注目されるCNTNAP2をノックアウトしたマウスを用いて、その病的神経回路の機能的神経回路結合特性を解析することを本研究の目標とする。2光子顕微鏡観察使った生体脳観察法で、wildタイプマウスに、前肢を使ったタネつかみ運動学習課題に伴う大脳皮質一次運動野（M1）の前肢領域での棘突起の動態を、学習前、学習初期、学習後期で解析したところ、運動学習にともなった局所神経回路の再編成を認めた。本年度は、化学遺伝学的手法で、大脳皮質二次運動野（M2）からM1へ投射する興奮性経路の活動を抑制し、それが学習にどのような影響を及ぼすかを検討した。また同様の検討を視床運動核からM1へ投射する興奮性経路においても検討した。その結果、学習初期（1日目-4日目）にはM2からの興奮性入力の増大が必要であること、学習後期（5日目-8日目）には、それらのM2からの興奮性入力の大半がなくなる代わりに、視床からの興奮性入力の信号増強が生じ、学習した運動の自動化に寄与していることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Wildタイプマウスで、神経回路再編成の詳細を明らかにするために必要であると考え実施した化学遺伝学で神経活動を抑制する実験を完了するために、２年近くかかった。予想外に時間がかかったため、CNTNAP-KOマウスの学習実験を開始できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、できるだけ早急にwild タイプマウスでの実験解析を終えて、CNTNAP-KOマウスの解析に移りたい。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Deep Learning-Based Point-Scanning Super-Resolution Imaging.2021
Author(s)
Fang I, Monroe F, Novak SW, Kirk L, Schiavon CR, Yu SB, Zhang T, Wu M, Kastner K, Kubota Y, Zhang Z, Pekkurnaz G, Mendenhall J, Harris K, Howard J, Manor U
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Journal Title
Nature Methods
Volume: 18
Pages: 406-416
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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