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新生仔脳深部の生体イメージングによる活動依存的な視床皮質回路形成の包括的解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H06143
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関熊本大学 (2018-2019)
国立遺伝学研究所 (2016-2017)

研究代表者

水野 秀信  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
キーワード生体イメージング / 新生仔イメージング / 2光子イメージング / 活動依存的回路形成 / 単一細胞標識 / モザイクノックアウト解析 / 大脳皮質 / 視床皮質回路 / カルシウムイメージング / 体性感覚野 / 新生仔生体観察 / 神経活動 / GCaMP / 神経回路形成 / 臨界期 / トランスジェニックマウス / エレクトロポレーション / 神経科学 / 生理学
研究成果の概要

発達期脳の自発的な同期神経活動は神経回路形成に必須であるが、生体内における同期活動の様式、および同期活動依存的な回路形成メカニズムは多くが不明である。研究では、マウスのヒゲ感覚を処理する体性感覚野バレル皮質第4層の視床皮質回路形成をモデルとした。バレル皮質第4層にはバレル構造がヒゲの配置と一致し配置している。視床皮質回路形成が起こる生後1週齢において、バレル皮質第4層の神経細胞を生体2光子カルシウムイメージングしたところ、各バレル内の神経細胞で同期活動が見られた。一方、回路形成後の生後2週齢では同期は低下した。以上の結果は、バレルごとの同期活動が視床皮質回路形成に関わることを示唆する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトは認知や思考といった高次脳機能を持つ。これらの機能獲得には、発達期に脳神経回路が正確に配線されることが必要である。神経回路の配線には、同期活動など神経細胞群の活動様式が関わると考えられているが、発達期脳内の活動様式はほとんどわかっていない。本研究では、マウスのヒゲ感覚を処理する体性感覚野神経回路をモデルとし、この課題に取り組んだ。体性感覚野神経回路の配線が行われる生後5日目で神経細胞の興奮状態を観察したところ、ヒゲごとの感覚を処理する細胞群が同期活動していた。この同期活動は脳神経回路の配線に関わると考えられる。本研究成果は、子供の脳発達理解の基盤になることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件、 招待講演 14件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno H*, Nakazawa S, Iwasato T (* correspondence)
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 140 号: 140

    • DOI

      10.3791/58340

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Patchwork-type spontaneous activity in neonatal barrel cortex layer 4 transmitted via thalamocortical projections.2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, H., Ikezoe, K., Nakazawa, S., Sato, T., Kitamura, K., Iwasato, T.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 22 号: 1 ページ: 123-135

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.12.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Supernova: A Versatile Vector System for Single-Cell Labeling and Gene Function Studies in vivo.2016

    • 著者名/発表者名
      Luo, W., Mizuno, H., Iwata, R., Nakazawa, S., Yasuda, K., Itohara, S., Iwasato, T.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 35747-35747

    • DOI

      10.1038/srep35747

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Patchwork-type spontaneous activity in developing neocortex2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      京都大学・iCeMS: International conference on interdisciplinary life sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo imaging of the developing cerebral cortex to elucidate the mechanism for activity-dependent circuit maturation2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      IBRO 2019 (The 10th IBRO World congress of Neuroscience): Symposium (Development and plasticity of brain connectivity)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidating the mechanisms for activity-dependent neuronal circuit formation by in vivo imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      Korea Advanced Institute for Science and Technology (KAIST), Daejeon, Korea
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo imaging of the developing cerebral cortex to elucidate the mechanisms for activity-dependent circuit formation2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      九州大学・医学研究院
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo imaging of the developing cerebral cortex to elucidate the mechanism of circuit refinement2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      University of Zurich, Brain Research Institute, Zurich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In vivo two-photon imaging of developing neuronal circuits in the cerebral cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      KU-KAIST Joint Symposium, Daejeon, Korea
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミクロとマクロの生体同時イメージングを目指して2018

    • 著者名/発表者名
      水野 秀信
    • 学会等名
      新潟大学脳研究所・新潟脳神経研究会特別例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体マルチスケールイメージングによる脳神経回路形成機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      水野 秀信
    • 学会等名
      大阪大学・Frontier Bioscience Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 発達期脳の生体イメージングによる、脳神経回路形成と脳病態の解明2017

    • 著者名/発表者名
      水野秀信
    • 学会等名
      熊本大学 第14回生命資源研究・支援センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo 2-photon imaging of neuronal activity in developing cerebral cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      National Taiwan University medical campus
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging the mouse barrel cortex in vivo to analyze the mechanism of cortical circuit2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      National Taiwan University main campus
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo imaging of the developing mouse somatosensory cortex for elucidating the mechanism of neuronal circuit refinement2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      Circuit construction in the mammalian brain, NIG symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体イメージングによる発達期の脳神経回路形成機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      水野秀信
    • 学会等名
      新潟大学脳研究所・新潟脳神経研究会特別例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo 2-photon imaging of neuronal activity in layer 4 of the neonatal barrel cortex2016

    • 著者名/発表者名
      H. MIZUNO, T. SATO, T. IWASATO
    • 学会等名
      Society for Neuroscience annual meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo 2-photon imaging of neuronal activity in layer 4 of the neonatal somatosensory cortex2016

    • 著者名/発表者名
      H. MIZUNO, T. SATO, T. IWASATO
    • 学会等名
      Cell symposia
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミクロとマクロのイメージングの統合による新分野の開拓2016

    • 著者名/発表者名
      水野秀信 (兼シンポジウム企画者)
    • 学会等名
      日本発生生物学会 秋季シンポジウム2016
    • 発表場所
      静岡県三島市
    • 年月日
      2016-10-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 熊本大学国際先端医学研究機構webページ

    • URL

      http://ircms.kumamoto-u.ac.jp/research/hidenobu_mizuno/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 水野研究室webページ

    • URL

      https://mizunolab.com/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 熊本大学国際先端医学研究機構・水野秀信

    • URL

      http://ircms.kumamoto-u.ac.jp/research/hidenobu_mizuno/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-12-27  

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