嗅球神経回路の可塑性における末梢性・中枢性シナプス入力の機能解析

• 研究課題/領域番号: 15H04256
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 高知大学 (2016-2018); 東京大学 (2015)
• 研究代表者: 山口 正洋 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 教授 (60313102)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 嗅球 / 新生ニューロン / 生死選別 / スパイン発達 / 末梢性シナプス入力 / 中枢性シナプス入力 / 嗅皮質 / 神経新生 / 匂い入力 / 中枢性入力

研究成果の概要

成体脳においても嗅球では新しいニューロンが生まれ生死の選別を受けている。研究代表者はマウスを用いて、この選別が匂いに基づく末梢性シナプス入力と上位中枢の嗅皮質からの中枢性シナプス入力の相互作用によって行われることを明らかにしてきた。本研究では、光・薬理遺伝学を利用して嗅球新生ニューロンへの末梢性・中枢性シナプス入力を操作する実験を通じて、末梢性シナプス入力単独ではなく、これを報酬と結びつけて学習させることによって新生ニューロンの発達が促進することを見出し、更にこの学習に中枢性シナプス入力が関わっていることを示唆する結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しいニューロンは周りのニューロンとの相互作用のなかで働いている。したがって、ニューロンの相互作用を担うシナプス入力の役割を理解することは、新しいニューロンを有効に活用して脳機能を高める方法を考える上で極めて重要である。新しいニューロンの発達を促進するシナプス機構の理解は、脳の発達・成長を担う基本メカニズムを明らかにするだけでなく、教育や再生医療においても大きく貢献すると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Representations of microgeometric tactile information during object recognition. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasaka K, Mori T, Yamaguchi M, Kaba H.
  • 雑誌名: Cognitive Processing 巻: 20 号: 1 ページ: 19-30
  • DOI: 10.1007/s10339-018-0892-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opposing roles of dopamine receptor D1- and D2-expressing neurons of the anteromedial olfactory tubercle in acquisition of place preference (2019)
  • 著者名/発表者名: Koshi Murata, Tomoki Kinoshita, Yugo Fukazawa, Kenta Kobayashi, Akihiro Yamanaka, Takatoshi Hikida, Hiroyuki Manabe, and Masahiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 13 ページ: 50-50
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2019.00050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cigarette smoke directly impairs skeletal muscle function through capillary regression and altered myofibre calcium kinetics in C57BL/6J mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogueira L, Trisko BM, Lima-Rosa FL, Jackson J, Lund-Palau H, Yamaguchi M, Breen EC.
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 596 号: 14 ページ: 2901-2916
  • DOI: 10.1113/jp275888
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] α2-Adrenergic receptor activation promotes long-term potentiation at excitatory synapses in the mouse accessory olfactory bulb. (2018)
  • 著者名/発表者名: Huang GZ, Taniguchi M, Zhou YB, Zhang JJ, Okutani F, Murata Y, Yamaguchi M, Kaba H.
  • 雑誌名: Learning & Memory 巻: 25 号: 4 ページ: 147-157
  • DOI: 10.1101/lm.046391.117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional development of olfactory tubercle domains during weaning period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Wataru Murofushi, Kensaku Mori, Koshi Murata, and Masahiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 13204-13204
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31604-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differences in characteristics of glucose intolerance between patients with NAFLD and chronic hepatitis C as determined by CGMS (2017)
  • 著者名/発表者名: Ochi T, Kawaguchi T, Nakahara T, Ono M, Noguchi S, Koshiyama Y, Munekage K, Murakami E, Hiramatsu A, Ogasawara M, Hirose A, Mizuta H, Masuda K, Okamoto N, Suganuma N, Chayama K, Yamaguchi M, Torimura T, Saibara T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 10146-10146
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09256-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Area-specific regulation of quiescent neural stem cells by Notch3 in the adult mouse subependymal zone. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawai H, Kawaguchi D, Kuebrich B, Kitamoto T, Yamaguchi M, Gotoh Y, Furutachi S
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 49 ページ: 11867-11880
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0001-17.2017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mesenchymal stem cell therapy protects lungs from radiation-induced endothelial cell loss by restoring superoxide dismutase 1 expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Klein D, Steens J, Wiesemann A, Schulz FC, Kaschani F, Roeck K, Yamaguchi M, Wirsdorfer F, Kaiser M, Fischer J, Stuschke M, Jendrossek V.
  • 雑誌名: Antioxidant & Redox Signaling 巻: 26 号: 11 ページ: 563-582
  • DOI: 10.1089/ars.2016.6748
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional sub-circuits of the olfactory system viewed from the olfactory bulb and the olfactory tubercle. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroanatomy 巻: 11
  • DOI: 10.3389/fnana.2017.00033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of sleep in the plasticity of the olfactory system. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: －
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of arginine vasopressin receptor 1a facilitates the induction of long-term potentiation in the accessory olfactory bulb of male mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Namba T, Taniguchi M, Murata Y, Tong J, Wang YJ, Okutani F, Yamaguchi M, Kaba H.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 634 ページ: 107-113
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2016.09.056
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neural stem cells and neuro/gliogenesis in the central nervous system: understanding the structural and functional plasiticity of the deveroping, mature, and diseased brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Seki T, Imayoshi I, Tamamaki N, Hayashi Y, Tatebayashi Y, Hitoshi S.
  • 雑誌名: Journal of Physiological Science 巻: 66(3) 号: 3 ページ: 197-206
  • DOI: 10.1007/s12576-015-0421-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nasal administration of cholera toxin as a mucosal adjuvant damages the olfactory system in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Y, Okada K, Yamaguchi M, Kiyono H, Mori K, Yuki Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 9 ページ: e0139368-e0139368
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139368
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mapping of learned odor-induced motivated behaviors in the mouse olfactory tubercle. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murata K, Kanno M, Ieki N, Mori K, Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 35 ページ: 10581-10599
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The dorsoventral boundary of the germinal zone is a specialized niche for the generation of cortical oligodendrocytes during a restricted temporal window. (2015)
  • 著者名/発表者名: Naruse M, Ishino Y, Kumar A, Ono K, Takebayashi H, Yamaguchi M, Ishizaki Y, Ikenaka K, Hitoshi S.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: E pub ahead of print
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid induction of granule cell elimination in the olfactory bulb by noxious stimulation in mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Komano-Inoue S, Murata K, Mori K, Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 598 ページ: 6-11
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2015.05.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 嗅球新生ニューロンへの入力と選別機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 第15回 成体脳のニューロン新生懇談会
• [学会発表] Neural circuit for acquiring distinct odor-guided motivated behaviors in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] A mechanism of action of vasopressin V1a receptors on the recurrent inhibition between mitral cells and granule cells in the (2018)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi M, Murata Y, Yamaguchi M, Kaba H
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] 匂いが食のモチベーションを誘導する神経機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 第72回 日本栄養・食糧学会大会
• [学会発表] マウス新生仔の離乳における嗅結節の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 築田靖崇、山口正洋
  • 学会等名: 第3回 食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会
• [学会発表] 食を支える匂いの感覚 －匂いによる食欲促進について－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 明石地区病院栄養士会
• [学会発表] Control of recurrent inhibition by vasopressin V1a receptors in the mouse accessory olfactory bulb: modulation of GABAergic transmission from granule cells to mitral cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷口睦男、村田芳博、山口正洋、椛秀人
  • 学会等名: 第41回 日本神経科学大会
• [学会発表] 医学生の口腔内カプサイシン閾値と基本味の認知閾値 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村田芳博、柴野究、山口正洋、奥谷文乃
  • 学会等名: 第70回日本生理学会中国四国地方会
• [学会発表] 匂い行動の発達と学習に関わる嗅皮質領域 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 日本味と匂学会第52回大会
• [学会発表] Oral sensitivity to capsaicin and recognition thresholds for basic tastes in Japanese students at university (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Murata, ○Kiwamu Shibano, Masahiro, Yamaguchi, Fumino Okutani
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第40回大会
• [学会発表] ツニカマイシンは嗅球シナプスの可塑性を前機構・後機構の両方を介して阻害し、嗅覚学習に障害をきたす (2017)
  • 著者名/発表者名: 仝加、奥谷文乃、村田芳博、山口正洋、椛秀人
  • 学会等名: 第９４回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] バゾプレッシンはバゾプレッシン受容体1aを介して副嗅球シナプス可塑性を誘導する (2017)
  • 著者名/発表者名: 難波利治、谷口睦男、村田芳博、奥谷文乃、山口正洋、椛秀人
  • 学会等名: 第９４回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] V1a受容体を介したバゾプレッシンによるマウス副嗅球僧帽細胞-顆粒細胞間相反性シナプス伝達の抑制作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口睦男、山口正洋、椛秀人
  • 学会等名: 第９４回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Cellular mechanisms of olfactory memory: maintenance of long-term potentiation in the accessory olfactory bulb (2017)
  • 著者名/発表者名: Murata Y, Taniguchi M, Yamaguchi M, Kaba H
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学大会
• [学会発表] Activation of the vasopressin V1a receptor suppresses the recurrent inhibition in the mouse accessory olfactory bulb (2017)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi M, Murata Y, Yamaguchi M, Kaba H
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural circuit mechanism of odor-induced motivation of feeding (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M
  • 学会等名: 第４０回日本分子生物学会・第９０回日本生化学会合同大会
• [学会発表] 情動を動かす嗅覚：匂いによる情動、感情、痛み管理の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 日本臨床麻酔学会第３６回大会
  • 発表場所: ホテル日航高知旭ロイヤル（高知県高知市）
  • 年月日: 2016-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Tunicamycin impairs olfactory learning and synaptic plasticity in the olfactory bulb via presynaptic and postsynaptic mechanisms. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tong J, Okutani F, Murata Y, Taniguchi M, Namba T, Yamaguchi M, Kaba H.
  • 学会等名: 第６８回日本生理学会中国四国地方会
  • 発表場所: 岡山大学鹿田キャンパス（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] バゾプレッシンはオスマウスの副嗅球におけるシナプス可塑性の誘導を促進する (2016)
  • 著者名/発表者名: 難波利治、谷口睦男、山口正洋、椛秀人
  • 学会等名: 第６８回日本生理学会中国四国地方会
  • 発表場所: 岡山大学鹿田キャンパス（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] 食行動における嗅覚系情動回路 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 嗅覚情報にもとづく餌探索行動へのマウス嗅結節内側部の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三瓶 雅迪、小林 和人、森 憲作、村田 航志、山口 正洋
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] マウス新生仔の離乳期に一致した嗅結節の食餌関連機能ドメインの発達 (2015)
  • 著者名/発表者名: 室伏 航、村田 航志、森 憲作、山口 正洋
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-30
• [図書] 感覚入力から行動に至る分子基盤と神経回路 (分子脳科学） (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋 (三品昌美編集）
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: 化学同人