皮質抑制性神経細胞が備える、特異的シナプス結合則の解明

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Neural Diversity and Neocortical Organization
• Project/Area Number: 23123510
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 日置 寛之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00402850)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 大脳新皮質 / 抑制性神経細胞 / シナプス結合 / 遺伝子改変マウス / ウイルスベクター

Outline of Annual Research Achievements

大脳新皮質の神経細胞は、興奮性と抑制性神経細胞の２種に大別することができ、抑制性神経細胞は20から30%を占めることが知られている。parvalbumin (PV) 発現細胞はその約半分を占め、電気生理学的にはfast-spiking 細胞に分類され、高次機能発現や神経・精神疾患との関連が示唆されている。我々は先行研究にて、PV細胞の樹状突起と細胞体を完全に可視化する遺伝子改変マウスの作出に成功した。このマウスを用いて免疫蛍光染色を行い、抑制性シナプス前マーカー・抑制性シナプス後マーカーを可視化した。共焦点顕微鏡にて３次元スタック画像を取得し、PV細胞へのシナプス入力様式を、第一次体性感覚野において定量的に解析した。なお、抑制性シナプス後マーカーにはgephyrinを使用したが、電子顕微鏡下で、抑制性シナプス後部に局在することを確認している。(I) まずはvesicular GABA transporterをシナプス前マーカーとして使用し、全抑制性入力を解析した。 (II) 次に、皮質抑制性神経細胞の約半分を占めるPV、20から30%を占めるsomatostatin (SOM)、10%弱を占めるvasoactive intestinal peptide (VIP) 発現細胞の軸索終末を可視化し、PV細胞への抑制性入力を解析した。PV、SOM共に、細胞体へのシナプス入力量は少なく、樹上突起を好む傾向が認められた。一方、VIP入力は細胞体を好み、樹状突起への入力は少なかった。以上より、PV細胞の樹状突起は抑制性入力の約60%をPV細胞から、細胞体は約62%をVIP細胞から受けることが分かった。すなわち、PV細胞は樹状突起・細胞体という２つのコンパートメントにおいて、抑制性入力様式が異なることが明らかとなった。現在は第一次運動野において、上記所見の普遍性について検討している。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat. (2013)
  • Author(s): Ge SN, Li ZH, Tang J, Ma Y, Hioki H, Zhang T, Lu YC, Zhang FX, Mizuno N, Kaneko T, Liu YY, Lung MS, Gao GD, Li JL.
  • Journal Title: Brain Struct Funct Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1007/s00429-012-0495-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modeling Alzheimer's Disease with iPSCs Reveals Stress Phenotypes Associated with Intracellular Aβ and Differential Drug Responsiveness. (2013)
  • Author(s): Kondo T et al.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 12 Pages: 487-496
  • DOI: 10.1016/j.stem.2013.01.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron. (2013)
  • Author(s): Hioki H, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 33 Pages: 544-555
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2255-12.2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of cortical projection neurons with retrograde TET-off lentiviral vector. (2012)
  • Author(s): Watakabe A, Kato S, Kobayashi K, Takaji M, Nakagami Y, Sadakane O, Ohtsuka M, Hioki H, Kaneko T, Okuno H, Kawashima T, Bito H, Kitamura Y, Yamamori T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Pages: e46157
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drug screening for ALS using patient-specific induced pluripotent stem cells. (2012)
  • Author(s): Egawa N et al.
  • Journal Title: Sci Transl Med Volume: 4 Pages: 145ra104
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.3004052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A morphological analysis of thalamocortical axon fibers of rat posterior thalamic nuclei: a single neuron tracing study with viral vectors. (2012)
  • Author(s): Ohno S, Kuramoto E, Furuta T, Hioki H, Tanaka YR, Fujiyama F, Sonomura T, Uemura M, Sugiyama K, Kaneko T.
  • Journal Title: Cereb Cortex Volume: 22 Pages: 2840-2857
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr356
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Excitatory and Inhibitory Inputs to Parvalbumin-Expressing Interneurons in the Mouse Primary Motor Cortex. (2013)
  • Author(s): 日置寛之、王濤、孫在隣、岡本慎一郎、亀田浩 司、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • Organizer: 第118回日本解剖学会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-03-28 – 2013-03-30
• [Presentation] 運動系視床皮質投射の神経回路 (2013)
  • Author(s): 倉本恵梨子、藩世秀、大野幸、田中康裕、雲財 知、古田貴寛、日置寛之、中村公一、藤山文乃、 金子武嗣
  • Organizer: 第118回日本解剖学会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-03-28 – 2013-03-30
  • Invited
• [Presentation] Preprodynorphin-producing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse neocortex. (2013)
  • Author(s): 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • Organizer: 第118回日本解剖学会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-03-28 – 2013-03-30
• [Presentation] Optogenetic stimulation of neurons in the preoptic area inhibits metabolic heat production. (2013)
  • Author(s): 中村佳子、日置寛之、片岡直也、金子武嗣、中村和弘
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-03-27 – 2013-03-29
• [Presentation] Visualization of the marmoset cortical projection neurons by viral strategy. (2013)
  • Author(s): Watakabe A, Kato S, Koboyashi K, Takaji M, Nakagami Y, Sadakane O, Ohtsuka M, Hioki H, Kaneko T, Okuno T, Kawashima T, Bito H, Kitamura Y, Yamamori T.
  • Organizer: 第2回 日本マーモセット研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-02-27 – 2013-02-28
• [Presentation] Cell Type-Specific Inhibitory Inputs to Dendritic and Somatic Compartments of Parvalbumin-Expressing Neocortical Interneuron. (2012)
  • Author(s): 日置寛之、岡本慎一郎、今野美知輝、亀田浩司、 孫在隣、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • Organizer: 国際シナプス研究会
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-11-08 – 2012-11-09
  • Invited
• [Presentation] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron. (2012)
  • Author(s): Hioki H, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • Organizer: 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13 – 2012-10-17
• [Presentation] Preprodynorphin-producing neocortical interneurons constitute a subpopulation of somatostatinexpressing neurons. (2012)
  • Author(s): Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • Organizer: 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13 – 2012-10-17
• [Presentation] Optogenetic stimulation of medullary raphe-projecting axons of dorsomedial hypothalamic neurons elicits thermogenic and cardiovascular responses. (2012)
  • Author(s): Nakamura K, Kataoka N, Hioki H, Kaneko T.
  • Organizer: Optogenetics and Pharmacogenetics in Neuronal Function and Dysfunction
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-11 – 2012-10-12
• [Presentation] Single-neuron tracing study of thalamocortical projections arising from the rat mediodorsal nucleus by using a Sindbis viral vector. (2012)
  • Author(s): 倉本恵梨子、藩世秀、古田貴寛、日置寛之、金子武嗣
  • Organizer: 第35回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] Activation of Catecholaminergic Nuclei in the Brainstem of the Rat by Acute Sustained Hypoxia. (2012)
  • Author(s): Lung MSY, Hioki H, Kaneko T.
  • Organizer: 第35回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] The loss of mDia, a Rho effector and actin nucleator, disrupts Ephrin-mediated axon guidance, leading to defective left-right limb alternation during locomotion. (2012)
  • Author(s): 豊田洋輔、篠原亮太、Dean Thumkeo、上條博史、西丸広史、日置寛之、金子 武嗣、石崎敏理、古屋敷智之、成宮周
  • Organizer: 第35回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] Inhibitory inputs of cholecystokinin-expressing neurons to parvalbumin-expressing neurons in mouse neocortex. (2012)
  • Author(s): 日置寛之、孫在隣、岡本慎一郎、亀田浩司、金子武嗣
  • Organizer: 第35回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] Preprodynorphin-producing neocortical interneurons constitute a subpopulation of somatostatinexpressing neurons. (2012)
  • Author(s): 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • Organizer: 第35回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] 視索前野ニューロン活動の光操作による褐色脂肪交感神経活動の調節 (2012)
  • Author(s): 中村佳子、日置寛之、片岡直也、金子武嗣、中村和弘
  • Organizer: 温熱生理研究会2012
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-09-04 – 2012-09-05
• [Presentation] 視床下部―延髄投射ニューロンの光刺激による褐色脂肪熱産生の惹起 (2012)
  • Author(s): 中村和弘、片岡直也、日置寛之、金子武嗣
  • Organizer: 温熱生理研究会2012
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-09-04 – 2012-09-05
• [Presentation] パルブアルブミン発現皮質神経細胞の樹状突起・細胞体コンパートメントに対する、細胞種特異的抑制 性シナプス入力 (2012)
  • Author(s): 日置寛之
  • Organizer: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-07-24 – 2012-07-27
  • Invited
• [Presentation] ラット脳組織の形態解析 (2012)
  • Author(s): 日置寛之
  • Organizer: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-07-24 – 2012-07-27
  • Invited
• [Presentation] Cell Type-Specific Inhibitory Inputs to Dendritic and Somatic Compartments of Parvalbumin-Expressing Neocortical Interneuron. (2012)
  • Author(s): 日置寛之
  • Organizer: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-07-24 – 2012-07-27
• [Presentation] A Morphological Analysis of Thalamocortical Axon Fibers of Rat Posterior Nuclei: A Single Neuron Tracing Study with Viral Vectors. (2012)
  • Author(s): Ohno S, Kuramoto E, Furuta T, Hioki H, Tanaka YR, Fujiyama F, Sonomura T, Uemura M, Sugiyama K, Kaneko T.
  • Organizer: 8th FENS FORUM OF NEUROSCIENCE
  • Place of Presentation: Barcellona, Spain
  • Year and Date: 2012-07-14 – 2012-07-18
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/default.html