幼児性健忘における歯状回成熟度の意義の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
• Project/Area Number: 26115529
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 高雄 啓三 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 特任准教授 (80420397)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 脳科学 / 心理学 / 精神疾患 / 海馬歯状回

Outline of Annual Research Achievements

申請者らはこれまでに160以上の異なる系統の遺伝子改変マウスに「網羅的テストバッテリー」を行い、各種の行動異常を示すマウスや精神・神経疾患などのモデルマウスを同定してきた。この中には海馬歯状回の神経細胞が未成熟な状態である「非成熟歯状回）」を持つマウスが複数系統見つかっており、これらのマウスでは共通して遠隔記憶が障害されている。このことから非成熟歯状回は遠隔記憶の障害に重要な役割を果たしている可能性が高いと考えられる。また、神経の過活動により海馬歯状回が脱成熟することが明らかになっており、神経細胞の活動性を人為的に操作することで歯状回の成熟度を双方向的に変化させることができるようになりつつある。本研究では、幼若期のマウスにおいて海馬歯状回を人為的に成熟させ、幼若期のマウスに成熟した海馬歯状回を持たせることで幼児性健忘が阻害されるかどうかを検討し、幼児性健忘と歯状回成熟度の関係を明らかにする。
本年度は光遺伝学による歯状回特異的な神経活動操作が行動レベルでどのような効果を及ぼすかを主に検討した。歯状回特異的に Cre リコンビナーゼを発現する Pomc-Cre マウスに、 Cre 依存的に光感受性タンパク質を発現させるマウスを掛け合わせることで歯状回特異的に光感受性タンパク質を発現させたマウスを得た。このマウスに光刺激を与え、歯状回の神経細胞に特異的に神経活動を引き起こし、行動および海馬歯状回の成熟度にどのような変化が生じるかを解析した。また、Cre 依存的に光感受性タンパク質およびデザイナー受容体タンパク質を発現する アデノ随伴ウィルスベクターの接種による発現システムのセットアップも行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究実施計画では平成２６年度から２７年度にかけて、①歯状回顆粒細胞の選択的興奮性操作が脳成熟度に及ぼす効果の解析、②幼若期に歯状回を成熟させ幼児性健忘への影響を検証する予定であった。このうち①については既に予備的なデータを得ている。②については２７年度に重点的に行う予定である。したがって本研究課題はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

本年度までに光遺伝学による歯状回特異的に神経活動を引き起こす手法が確立された。今後はこのシステムを活用し、歯状回の成熟度について双方向性の操作を試みる。一方で歯状回特異的に神経活動を特異的に抑える系についてはまだ確認できていない。来年度は抑制性の神経活動操作についても手法を確立し、神経活動の双方向席手な操作を確立し、それによって神経細胞の成熟度の双方向的な操作を実現する。

Research Products

• [Journal Article] Reply to Davis et al. and Shay et al.: Commonalities across species do exist and are potentially important (2014)
  • Author(s): Takao K, Hagihara H, Miyakawa T
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Volume: 112 Pages: 347～348
  • DOI: 10.1073/pnas.1417369111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL1RAPL1 knockout mice show spine density decrease, learning deficiency, hyperactivity and reduced anxiety-like behaviours (2014)
  • Author(s): Yasumura M, Yoshida T, Yamazaki M, Abe M, Natsume R, Kanno K, Uemura T, Takao K, Sakimura K, Kikusui T, Miyakawa T, Mishina M
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Pages: -
  • DOI: 10.1038/srep06613
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SIRT1 overexpression ameliorates a mouse model of SOD1-linked amyotrophic lateral sclerosis via HSF1/HSP70i chaperone system (2014)
  • Author(s): Watanabe S, Ageta-Ishihara N, Nagatsu S, Takao K, Komine O, Endo F, Miyakawa T, Misawa H, Takahashi R, Kinoshita M, Yamanaka K
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s13041-014-0062-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genomic responses in mouse models greatly mimic human inflammatory diseases (2014)
  • Author(s): Takao K, Miyakawa T
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Volume: 112 Pages: -
  • DOI: 10.1073/pnas.1401965111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanisms for Interferon-α-Induced Depression and Neural Stem Cell Dysfunction (2014)
  • Author(s): Zheng LS, Hitoshi S, Kaneko N, Takao K, Miyakawa T, Tanaka Y, Xia H, Kalinke U, Kudo K, Kanba S, Ikenaka K, Sawamoto K
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 3 Pages: 73～84
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2014.05.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced stability of hippocampal place representation caused by reduced magnesium block of NMDA receptors in the dentate gyrus (2014)
  • Author(s): Hayashi Y, Nabeshima Y, Kobayashi K, Miyakawa T, Tanda K, Takao K, Suzuki H, Esumi E, Noguchi S, Matsuda Y, Sasaoka T, Noda T, Miyazaki J, Mishina M, Funabiki K, Nabeshima Y
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-44
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptomic evidence for immaturity of the prefrontal cortex in patients with schizophrenia (2014)
  • Author(s): Hagihara H, Ohira K, Takao K, Miyakawa T
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-41
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive behavioral study of mGluR3 knockout mice: implication in schizophrenia related endophenotypes (2014)
  • Author(s): Fujioka R, Nii T, Iwaki A, Shibata A, Ito I, Kitaichi K, Nomura M, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Fukumaki Y
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 7 Pages: -
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immaturity of brain as an endophenotype of neuropsychiatric disorders (2014)
  • Author(s): Hagihara H, Shoji H, Takao K, Walton NM, Matsumoto M, Miyakawa T
  • Journal Title: Nihon Shinkei Seishin Yakurigaku Zasshi Volume: 34 Pages: 67～79
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cohort removal induces hyperthermia, increased pain sensitivity, and decreased anxiety-like behavior (2014)
  • Author(s): Takao K, Hattori S, Shoji H, Miyakawa T
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Transcriptomic evidence for immaturity of the prefrontal cortex in patients with schizophrenia (2014)
  • Author(s): Hagihara H, Ohira K, Takao K, Miyakawa T
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Funcitonal analyses of the CDKL5, a causative gene for neurodevelopemental disorders (2014)
  • Author(s): Tanaka T, Watanabe A, Hagihara M, Murakami T, Mizuguchi M, Takao K, Miyakawa T, Kobayashi S, Manabe T, Fukaya M, Sakagami H, Okuda K
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Interferon-α inhibits neurogenesis and induces depression-like behavioral phenotype via interferon receptors expressed in the mouse brain (2014)
  • Author(s): Kaneko N, Zhengi L-S, Hitoshi S, Takao K, Miyakawa T, Tanaka Y, Kalinke U, Kudo K, Kanba S, Ikenaka K, Sawamoto K
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Contrasting expression patterns for immaturity and maturity marker genes in the dentate gyrus between mouse lines with ‘immature dentate gyrus’ and mice overexpressing glucocorticoid receptor (2014)
  • Author(s): Koshimizu H, Hagihara H, Takao K, Miyakawa T
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Tutorial contents on the INCF Japan Node platforms (2014)
  • Author(s): Yamaguchi Y, Satoh S, Iijima T, Kanazaki R, Furuichi T, Shinoda Y, Kakei S, Masaki S, Wagatsuma H, Miyakawa T, Takao K, Ikeno H, Tanaka K, Okamura-Oho Y, Okumura Y, Kamakura S, Isono Y, Morii Y, Suenaga S, Usui S
  • Organizer: 44th annual meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC（USA）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] The Mouse Phenotype Database (2014)
  • Author(s): Takao K, Shoji H, Hattori S, Miyakawa T
  • Organizer: Advances in Neuroinformatics 2014
  • Place of Presentation: 理化学研究所 (埼玉県和光市)
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-26
• [Presentation] 神経発達障害原因遺伝子CDKL5 の機能解析 (2014)
  • Author(s): 田中 輝幸, 渡邉 紀, 萩原 舞, 村上 拓冬, 小林 静香, 真鍋 俊也, 高雄 啓三, 宮川 剛, 深谷 昌弘, 阪上 洋行, 水口 雅, 奥田 耕助
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 統合失調症における前頭皮質の擬似未成熟化 (2014)
  • Author(s): 萩原 英雄, 大平 耕司, 高雄 啓三, 宮川 剛
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Schnurri-2コンディショナルノックアウトマウスを用いた網羅的行動解析 (2014)
  • Author(s): 服部 聡子, 高雄 啓三, 山崎 真弥, 遠山 桂子, 梅森 十三, 崎村 建司, 宮川 剛
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 炎症性疾患におけるヒトとモデルマウスの遺伝子発現パターンの共通性 (2014)
  • Author(s): 高雄 啓三, 宮川 剛
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 非成熟歯状回」を示すマウスおよびグルココルチコイドレセプター過剰発現マウスの歯状回における対照的な成熟関連遺伝子群の発現パターン (2014)
  • Author(s): 小清水 久嗣, 萩原 英雄, 高雄 啓三, 宮川 剛
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13