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複数の異なるスパイクタイミング依存性可塑性の相互作用によるメゾ神経回路の構築

Publicly Offered Research

Project AreaMesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
Project/Area Number 25115721
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

木村 文隆  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00202044)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Keywords臨界期 / バレル皮質 / STDP / LTP / LTD / カンナビノイド / 視床 / 水平結合 / ヒゲ入力 / 可塑性
Outline of Annual Research Achievements

体性感覚野バレル皮質は生後発達の一時期に入力依存性の可塑性を示す臨界期が存在することが知られているが、そのメカニズムについては、未だ不明な点が多い。バレル皮質の臨界期については、1)受容野可塑性には4層-2/3層間のシナプス伝達の変化が重要であること、2)生後12-14日(P12-14)に臨界期が始まること、、などが明らかにされてきた。 我々は4層-2/3層間シナプスにおけるスパイクタイミング依存性可塑性(STDP)の変化が、生後12-14日(P12-14)に起こることと、臨界期開始が密接に関与していることを示した。同時に臨界期前には2/3層細胞へは4層からと視床からの2つの異なるSTDPが収束していいることを見出した。また、これらの異なるSTDPが協調して回路の再編を行うことを示した。本研究では臨界期開始後の生後3週齢における2/3層の水平結合と、L4-L2/3との相互関係に着目した。その結果、視床-2/3層間と4層-2/3層間と同様に、収束する、異なった性質を持つSTDPが互いに相手のSTDPをドライブすることによって、回路再編を導くというメカニズムがL4-L2/3の隣カラム同士でも起こることが示され、新たな回路形成のメカニズムを示すことができたと考えられる。
このメカニズムにはカンナビノイドがLTD,軸索退縮において重要な役割を果たすが、この受容体に働くリガンドの候補としては2アシルグリセロール(2AG)とアナンダマイドが想定されているが、そのいずれであるかは未だに未解決の問題である。今後、この両者のいずれかを同定する目的で、2AGの合成酵素であるジアシルグリセロールリパーゼ(DAGα)の欠損動物を用いた実験が重要と考えられ、現在その実験に取組中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Baylor College of Medicine/Indiana University(米国)

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Role of electrical activity in horizontal axon growth in the developing cortex: a time-lapse study using optogenetic stimulation2013

    • Author(s)
      Malyshavskaya, O., Shiraishi, Y., Kimura, F., Yamamoto, N.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8(12) Issue: 12 Pages: e82954-e82954

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0082954

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Roles of endocannabinoid 2-arachdonoylglycerol in neuronal circuit development of the mouse barrel cortex2016

    • Author(s)
      Chiaki Itami, Kenji Sakimura, Masanobu Kano, Fumitaka Kimura
    • Organizer
      46th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2016-11-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウスのバレル皮質神経回路発達における内因性カンナビノイド、2-アラキドノイルグリセロールの役割2016

    • Author(s)
      伊丹千晶、崎村建治、狩野方伸、木村文隆
    • Organizer
      第39回神経科学学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Developmental switch in spike timing-dependent plasticity and cannabinoid-dependent reorganization of the thalamocortical projection in the barrel cortex2016

    • Author(s)
      Chiaki Itami, J-Y Huang, Miwako Yamasaki, Masahiko Watanabe, H-C Lu, Fumitaka Kimura
    • Organizer
      10th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2016-07-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バレル皮質2/3層カラム間水平結合のスパイクタイミング依存性可塑性(STDP)形成と4層-2/3層間STDPとの相互作用2015

    • Author(s)
      木村文隆、伊丹千晶
    • Organizer
      第92回生理学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] バレル皮質2/3層カラム間水平結合のスパイクタイミング依存性可塑性(STDP)形成と4層-2/3層間STDPとの相互作用2015

    • Author(s)
      木村文隆、伊丹千晶
    • Organizer
      第92回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Topographical precision in the thalamocortical projection mediated by cannabinoid receptor in the developing barrel cortex2014

    • Author(s)
      Itami, C., Huang, J-I., Lu, H-C, Kimura, F.
    • Organizer
      44th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      Washington DC, 米国
    • Year and Date
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Topographical precision in the thalamocortical projection mediated by cannabinoid receptor in the developing barrel cortex2014

    • Author(s)
      Chiaki Itami, J-Y Huang, H-C Lu, Fumitaka Kimura
    • Organizer
      44th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      2014-11-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 発達期バレル皮質におけるスパイクタイミング依存性可塑性の変化と相互作用2014

    • Author(s)
      木村文隆
    • Organizer
      第37回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カンナビノイドを介したスパイクタイミング依存性可塑性の相互作用による投射制御2014

    • Author(s)
      木村文隆
    • Organizer
      第37回神経科学学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-09-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 発達期バレル皮質におけるカンナビノイド受容体を介した部位特異的視床皮質投射2014

    • Author(s)
      伊丹千晶、木村文隆
    • Organizer
      第37回神経科学学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2014-09-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Cannabinoid receptor mediated spike timing-dependent plasticity at thalamocortical synapses in the developing mouse barrel cortex2013

    • Author(s)
      Itami, C., Huang, J-I., Lu, H-C, Kimura, F.
    • Organizer
      43rd Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      San Diego, 米国
    • Year and Date
      2013-11-09 – 2013-11-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期バレル皮質における視床皮質投射のスパイクタイミング依存性可塑性の性質2013

    • Author(s)
      伊丹千晶、J-Y Huang, H-C Liu, 木村文隆
    • Organizer
      第36回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Year and Date
      2013-06-20 – 2013-06-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] プログレッシブ 生命科学2014

    • Author(s)
      木村文隆 (分担)
    • Total Pages
      312
    • Publisher
      南山堂
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2018-03-28  

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