錐体細胞回路解析への光顕・走査電顕相関法の適用

• 研究課題/領域番号: 15K14324
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 川口 泰雄 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 教授 (40169694)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 新皮質 / シナプス構造 / 走査型電子顕微鏡 / 光顕電顕相関 / 大脳皮質回路 / シナプス / 電子顕微鏡

研究成果の概要

私たちがこれまでに進めてきた大脳皮質の単シナプス性結合解析を発展させ、特定シナプスに関連した結合連鎖を明らかにするために、サブタイプを同定した樹状突起・軸索の光顕・電顕相関解析に走査型電子顕微鏡を適用することを試みた。そのために、蛍光標識構造と電顕像の対応技術と、走査型電子顕微鏡に適した電子染色法・超薄切片積載テープを開発した。これらの技術開発によって、抑制性軸索シナプス構造とシナプス後部サイズの相関や、錐体細胞スパインへの興奮性入力様式のサブタイプ間での違いを明らかにすることができた。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] South Valley University(Egypt)
• [国際共同研究] Institute of Neuroscience and Medicine(Germany)
• [国際共同研究] South Valley University(Egypt)
• [雑誌論文] A carbon nanotube tape for serial-section electron microscopy of brain ultrastructure (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Sohn J, Hatada S, Schurr M, StraehleJ, Gour A, Neujahr R, MikiT, Mikula S, Kawaguchi Y
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 437-437
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02768-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Segregated Excitatory?Inhibitory Recurrent Subnetworks in Layer 5 of the Rat Frontal Cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Morishima Mieko、Kobayashi Kenta、Kato Shigeki、Kobayashi Kazuto、Kawaguchi Yasuo
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 27 号: 12 ページ: 5846-5857
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pyramidal cell subtypes and their synaptic connections in layer 5 of rat frontal cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 27 号: 12 ページ: 5755-5771
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx252
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 大脳皮質局所回路：古典的競合選択モデルの実験的検証と混合選択性細胞 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森田賢治, 川口泰雄
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 68 ページ: 43-47
• [雑誌論文] Selective thalamic innervation of rat frontal cortical neurons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigematsu N, Ueta Y, Mohamed AA, Hatada S, Fukuda T, Kubota Y, Kawaguchi, Y
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 26 号: 6 ページ: 2689-2701
  • DOI: 10.1093/cercor/bhv124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cortical divergent projections in mice originate from two sequentially generated, distinct populations of excitatory cortical neurons with different initial axonal outgrowth characteristics. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka, Y., Namikawa, T., Yamauchi, K., & Kawaguchi, Y.
  • 雑誌名: Cereb. Cortex 巻: - 号: 5 ページ: 2257-2270
  • DOI: 10.1093/cercor/bhv077
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional effects of distinct innervation styles of pyramidal cells by fast spiking cortical interneurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Kondo S, Nomura M, Hatada S, Yamaguchi N, Mohamed AA, Karube F, Luebke J, Kawaguchi Y
  • 雑誌名: eLife 巻: 4
  • DOI: 10.7554/elife.07919
  • NAID: 120005997706
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computing reward prediction error: an integrated account of cortical timing and basal-ganglia pathways for appetitive and aversive learning (2015)
  • 著者名/発表者名: Morita K, Kawaguchi Y
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 42 号: 4 ページ: 2003-2021
  • DOI: 10.1111/ejn.12994
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temporal structure of neuronal activity among cortical neuron subtypes during slow oscillations in anesthetized rats (2015)
  • 著者名/発表者名: Ushimaru M, Kawaguchi Y
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 35 号: 34 ページ: 11988-12001
  • DOI: 10.1523/jneurosci.5074-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Local recurrent subnetworks correlated with long-distance projections in frontal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y
  • 学会等名: International symposium on Brain Information Dynamics 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ipsilateral and contralateral corticocortical projection-dependent subcircuits in layer 2/3 of rat frontal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueta Y, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Dynamics of thalamocortical activities during motor execution and learning (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka YH, Tanaka YR, Kondo M, Terada S, Kawaguchi Y, Matsuzaki M
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Synapse density and estimated number on various neurons of the rat frontal cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y,Sekigawa A,Mohamed AA,Kondo S,Karube F,Tanaka Y,Kawaguchi Y
  • 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
  • 招待講演
• [学会発表] 前頭皮質における錐体細胞と抑制スタイルの多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川口泰雄
  • 学会等名: 第12回日本統合失調症学会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンターBiG SHIiP（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2017-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] ATUMtome 用の新開発テープと高解像画像用組織処理法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 窪田芳之, 孫在隣, 畑田小百合, 川口泰雄
  • 学会等名: 第73回日本顕微鏡学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Differential involvement of direct- and indirect-pathway spiny projection neurons in action valuation and update in the dorsomedial striatum (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura M, Nonomura S, Nishizawa K, Kobayashi K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Yamanaka K, Isomura Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] A novel tape for ATUMtome and high resolution electron microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Sohn J, Hatada S, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Labeling of neurons derived from intermediate neuronal progenitors in the mouse cerebral cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Hirata T, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Cortical pyramidal cell-subtype dependent motor learning and oscillatory activities (2017)
  • 著者名/発表者名: Otsuka T, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Thalamocortical dynamics mediate learning and execution of self-initiated movement (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka YH, Tanaka YR, Hira R, Kondo M, Terada S, Kawaguchi Y, Matsuzaki M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Activity of direct- and indirect-pathway striatal projection neurons identified by optogenetics during adaptive choice task with probabilistic reward (2017)
  • 著者名/発表者名: Nonomura S, Yamanaka K, Nishizawa K, Kobayashi K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Isomura Y, Kimura M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Pyramidal cell subtype-dependent inhibitory innervations in layer 5 of the rat frontal cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Morishima M, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] 前頭皮質のニューロン構成と標準回路 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川口泰雄
  • 学会等名: 新学術領域研究「脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理（脳情報動態）」領域公募説明会＆特別講演会「コネクトミクスからAIへ」
  • 招待講演
• [学会発表] Action-specific reinforcement and update by direct- and indirect- pathway striatal projection neurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Nonomura S, Nishizawa K, Kobayashi K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Yamanaka K, Enomoto K, Isomura Y, Kimura M
  • 学会等名: 47th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] A conductive novel tape material and a new staining protocol for volume electron microscopy applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Sohn J, Hatada S, Schurr M , Straehle J, Gour A. G, Neujahr R, Mikula S, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 47th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Innervation differences of layer 5a and 5b Martinotti cells in frontal cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y, Morishima M
  • 学会等名: 47th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] 前頭皮質ニューロンと再帰的結合の多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川口泰雄
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2017
  • 招待講演
• [学会発表] Layer 5 GABAergic Circuits in the Frontal Cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Oscillatory Activities in the Cortical Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Otsuka T,Kawaguchi Y
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Morishima M,Kawaguchi Y
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Conserved dimensions of dendritic trees in cortical pyramidal cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Mohamed AA,Yamaguchi N,Hatada S,Luebke J,Kawaguchi Y,Kubota Y
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] GABAergic/non-GABAergic synaptic inputs to striatal medium spiny neurons (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y,Kawaguchi Y
  • 学会等名: 46th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego Convention Center （San Diego, USA）
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Activity of dopamine D2 receptor-expressing striatal neurons during decision-making task (2016)
  • 著者名/発表者名: Nonomura S,Yamanaka K,Nishizawa K,Kobayashi K,Sakai Y,Kawaguchi Y,Nambu A,Isomura Y,Kimura M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-22
• [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Morishima M,Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-22
• [学会発表] Corticocortical cell diversity in superficial layers of the rat frontal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueta Y,Hirai Y,Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-21
• [学会発表] Distinct thalamocortical inputs mediate learning and execution of self-initiated movement (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka YH,Tanaka YR,Hira R,KondoM,Terada S,Kawaguchi Y,Matsuzaki M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-21
• [学会発表] GABAergic inputs to spine of striatal medium spiny neuron (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y,Kawaguchi Y
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Proper termination of migration for uppermost part of layers 2/3 neurons requires PlexinA2/A4-Semaphorin6A signaling in the mouse cerebral cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y,Kawasaki T,Kawaguchi Y,Hirata T
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] An excitatory and inhibitory synapse density on various neurons in the rat frontal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y,Sekigawa A,Mohamed AA,Kondo S,Karube F,Tanaka Y,Kawaguchi Y
  • 学会等名: EMBO Dendrites 2016 meeting
  • 発表場所: Foundation for Research and Technology-Hellas（Creete, Greece）
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] Pyramidal cell diversity and inhibition styles in the frontal cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y, Morishima M
  • 学会等名: International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
  • 発表場所: 同志社大学（ 京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plexin A2/A4 - Semaphorin 6A signaling is involved in termination of migration for uppermost layer neurons in the mouse cerebral cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Kawasaki T, Hirata T, Kawaguchi Y
  • 学会等名: International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
  • 発表場所: 同志社大学（ 京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際学会
• [学会発表] Synapses from fast-spiking GABAergic neurons are tuned to specific postsynaptic target domains (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y, Kubota Y
  • 学会等名: 新学術領域「 大脳新皮質構築」終了公開国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（ 東京都文京区）
  • 年月日: 2016-02-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PlexinA2/A4 signaling is necessary for proper termination of migration for uppermost part of layers 2/3 neurons in the mouse cerebral cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Kawasaki T, Hirata T, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 新学術領域「 大脳新皮質構築」終了公開国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（ 東京都文京区）
  • 年月日: 2016-02-12
  • 国際学会
• [学会発表] 大脳皮質パルブアルブミン細胞の歴史と謎 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口泰雄
  • 学会等名: 生理研研究会「 行動システム脳科学の新展開」
  • 発表場所: 生理学研究所（ 愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] An excitatory and inhibitory synapse density on various nonpyramidal cells in the rat cerebral cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Sekigawa A, Hatada S, Kawaguchi Y
  • 学会等名: The 2nd East-Asia Microscopy Conference
  • 発表場所: The Himeji Chamber of Commerce and Industry (Himeji, Hyogo)
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temporal organization of pyramidal neuron output to the striatum (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Y
  • 学会等名: International Symposium on Prediction and Decision Making 2015
  • 発表場所: 東京大学（ 東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] Functional effects of distinct innervation styles of pyramidal cells by fast spiking cortical interneurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Kondo S, Nomura M, Hatada S, Yamaguchi N, Mohamed AA, Karube F, Luebke J, Kawaguchi Y
  • 学会等名: 45th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: McCormick Place (Chicago, USA)
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-compartmental models of corticopontine- and crossed corticostriatal neurons of rat frontal cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo M, Morishima M, Kawaguchi Y, Morita K
  • 学会等名: 11th Bernstein Conference 2015
  • 発表場所: Neue Universitat (Heidelberg, Germany)
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Correlative light and electron microscopy of brain tissue using two-photon microscope and FIB/SEM (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota Y, Villa KL, Berry KP, Subramanian J, Cha JW, So PT, Nedivi E, Kawaguchi Y
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2015
  • 発表場所: Oregon Convention Center (Portland, USA)
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] 徐波振動における前頭皮質ニューロンの発火時系列 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牛丸弥香、川口泰雄
  • 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] Interaction between two types of pyramidal cells and GABAergic cells in the layer 5 of the frontal cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: 森島美絵子、川口泰雄
  • 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] Conserved morphology of dendritic trees in cortical pyramidal cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Mohamed AA, Kubota Y, Kondo S, Yamaguchi N, Hatada S, Nomura M, Younes HA, Tanaka YR, Abdalla KEH, Luebke J, Kawaguchi Y
  • 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: 2015-07-29
• [備考] 生理学研究所大脳神経回路論研究部門
  • URL: http://www.nips.ac.jp/circuit/