大脳新皮質第Ⅴ層微小カラムの機能解析

• 研究領域: メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
• 研究課題/領域番号: 22115004
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 細谷 俊彦 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (70272466)
• 研究分担者: 丸岡 久人 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (60443032) ; 鶴野 瞬 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (80548991)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 67,990千円 (直接経費: 52,300千円、間接経費: 15,690千円); 2014年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2013年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2012年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2011年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円); 2010年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: 脳 / 神経 / 大脳新皮質 / 哺乳類 / マウス / 視覚 / 体性感覚 / 運動制御

研究成果の概要

大脳新皮質が機能単位の繰り返しで構成されているか不明である。我々は、大脳新皮質第5層に位置し皮質外への出力を担う皮質下投射細胞が微小なカラム状に並んでいることを発見した。これらの微小カラムは周期的に配置され、皮質に沿って６角形の格子状のパターンをつくっていた。同一微小カラム内の細胞は発生期にはギャップ結合によって結合し、後に共通なシナプス入力を受けることがわかった。視覚野、体性感覚野、運動野のいずれでも、同一微小カラム内の細胞はよく似た活動パターンを示した。以上より微小カラムは大脳新皮質の機能単位であり、多数の微小カラムによる並列処理が大脳新皮質の基本的な計算様式であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Periodic Organization of a Major Subtype of Pyramidal Neurons in Neocortical Layer V (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 31(50) 号: 50 ページ: 18522-18542
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3117-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mammalian Gcm genes induce Hes5 expression by active DNA demethylation and induce neural stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Seiji
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 14(8) 号: 8 ページ: 957-964
  • DOI: 10.1038/nn.2875
  • 査読あり
• [雑誌論文] MafB interacts with Gcm2 and regulates parathyroid hormone expression and parathyroid development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamitani-Kawamoto A, Hamada M, Moriguchi T, Miyai M, Hitoshi S, Ikenaka K, Hosoya T, Hotta Y, Takahashi S, Kataoka K
  • 雑誌名: J Bone Mineral Res 巻: 26 号: 10 ページ: 2463-2472
  • DOI: 10.1002/jbmr.458
  • 査読あり
• [雑誌論文] The habenula is crucial for experience-dependent modification of fear responses in zebrafish. (2010)
  • 著者名/発表者名: Agetsuma Masakazu
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 13 ページ: 1354-1356
  • 査読あり
• [学会発表] Universal micromodules in the brain (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Hosoya
  • 学会等名: 14th Japanese-American Frontiers of Science(JAFoS) Symposium
  • 発表場所: 東京都千代田区 Hotel New Otani
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳新皮質出力回路の微小カラム (2014)
  • 著者名/発表者名: 細谷 俊彦
  • 学会等名: 遺伝研研究会 哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム
  • 発表場所: 静岡県三島市 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2014-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 視覚皮質微小カラムの生理学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細谷 俊彦
  • 学会等名: 立命館大学視覚科学統合研究センターシンポジウム 「視覚情報処理の新展開－局所回路から認知へ」
  • 発表場所: 立命館大学 びわこくさつキャンパス ローム記念館 5Fホール 立命館大学総合科学技術研究機構 視覚科学統合研究センター 滋賀県
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳新皮質の微細モザイク構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「中枢神経研究を拓く新しい潮流」
  • 発表場所: 大阪大学蛋白研究所 日本
  • 年月日: 2013-03-08
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳新皮質第V層微小カラムの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細谷 俊彦
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成２５年度第一回領域会議
  • 発表場所: KKRホテル熱海 静岡県
• [学会発表] Micromosaic organization in the brain (2013)
  • 著者名/発表者名: 細谷 俊彦
  • 学会等名: Workshop on network and complexity
  • 発表場所: RIKEN AICS 兵庫県
  • 招待講演
• [学会発表] Micro-mosaic organization in the neocortex (2013)
  • 著者名/発表者名: 細谷 俊彦
  • 学会等名: Satellite Symposium of Neuroscience 2013 第二回国際シンポジウム 脳回路の複雑性に挑戦する先端的アプローチ
  • 発表場所: 稲盛財団記念館 京都府
• [学会発表] 大脳新皮質モザイク構造の発見と精神医学研究への展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: グローバルCOE 第３６回プログレスレポート会議
  • 発表場所: 名古屋 日本
  • 年月日: 2012-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Mosaic Organization in the Brain (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Hosoya
  • 学会等名: 13th Japanese-American Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: USA Irvain
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] 大脳新皮質第5層微細モザイク構造の３次元解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」 平成２４年度 第２回領域会議
  • 発表場所: 熱海 日本
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Micromosaic organization in the neocortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Hosoya
  • 学会等名: Rutgers University
  • 発表場所: Newark USA
  • 年月日: 2012-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Three-dimensional analysis of the precise organization in neocortical layer V (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Hosoya
  • 学会等名: 42nd Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience2012)
  • 発表場所: USA New Orleans
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] 大脳新皮質第5層の機能的微細秩序構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」 平成２４年度 第１回領域会議
  • 発表場所: 仙台国際センター 日本
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] Ordered three-dimensional architecture of neocortical layer V (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Hosoya
  • 学会等名: COLD SPRING HARBOR LABORATORY [ Neuronal Circuits ]
  • 発表場所: USA New York
  • 年月日: 2012-04-01
• [学会発表] 脳深部および単一細胞の活動計測と操作を目的とした光生理学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 第３４回日本生物学的精神医学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 日本
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳新皮質の新しいモザイク構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 京都大学医学研究科「第５２回 脳のセミナー」
  • 発表場所: 京都 日本
  • 招待講演
• [学会発表] Precise three-dimensional functional micro-organization in eocortical layer V (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Toshihiko
  • 学会等名: 41st Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience 2011)
  • 発表場所: Washington
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] 大脳皮質神経細胞の共通入力の単一細胞レベルマッピング (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuruno Shun
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成23年度第2回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 大脳皮質第五層における単一細胞レベルの微細多層構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Rumi
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成23年度第2回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 大脳新皮質第5層の皮質外投射ニューロンが構成する微小機能単位の機能解析に向けたin vivo Ca^<2+> imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成23年度第2回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 大脳新皮質第5層における3次元微細構造の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成23年度第2回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 脳に基本単位回路はあるか (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Toshihiko
  • 学会等名: 応用数学連携フォーラム第22回ワークショップ
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] 大脳新皮質第V層の機能的3次元微細構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Toshihiko
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 大脳皮質神経細胞の共通入力の単一細胞レベルマッピング (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuruno Shun
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 大脳皮質第五層における一細胞レベルの微小構造の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 大脳皮質第五層における単一細胞レベルの微細多層構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Rumi
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 大脳新皮質第V層微小カラムの機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Toshihiko
  • 学会等名: 新学術領域研究「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成23年度第1回領域班会議
  • 発表場所: 神戸(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-21
• [学会発表] Microperiodic Organization in Neocortical Layer V (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: 宜野湾(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] 微小皮質ユニット:大脳新皮質第V層に周期的に配置された回路単位 (2011)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: Computational and Systems Neuroscience
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2011-02-27
• [学会発表] Microperiodic functional organization in neocortical layer V (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruoka Hisato
  • 学会等名: Cold spring harbor asia conferences : New advances in optical imaging of live cells and organisms 2011
  • 発表場所: Suzhou Dushu Lake Conference Center
• [学会発表] 微小皮質ユニット:大脳新皮質第V層に周期的に配置された回路単位 (2010)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 12th Japanese-American Frontiers of Science (JAFoS) Symposium
  • 発表場所: 木更津
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Microperiodic functional organization of neocortical layer V (2010)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] Simple experimental system for mapping inputs to neocortical layer 5 subcerebral projection neurons with high resolution. (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴野瞬
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-14
• [学会発表] 大脳新皮質第五層の皮質下投射神経細胞に対する入力のシンプルなマッピング法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴野瞬
  • 学会等名: 第二回光操作研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 微小皮質ユニット:大脳新皮質第V層に周期的に配置された回路単位 (2010)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Micro-periodic functional organization in layer V composed of subcerebral projection neurons. (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸岡久人
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] Periodic functional organization in Layer V composed of subcerebral projection Neurons. (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸岡久人
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Mirco-periodic functional organization in layer V (2010)
  • 著者名/発表者名: 細谷俊彦
  • 学会等名: The 4^<th> international neural microcircuitry conference
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] Simple experimental system for mapping inputs to neocortical layer 5 subcerebral projection neurons. (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴野瞬
  • 学会等名: The 4^<th> international neural microcircuitry conference
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2010-06-25
• [備考]
  • URL: http://www.brain.riken.jp/jp/faculty/details/17