生後発達期神経回路再編成における神経活動の機能的意義の解明

• 研究課題/領域番号: 17H03551
• 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: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 橋本 浩一 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (00303272)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: シナプス刈り込み / 登上線維 / プルキンエ細胞 / 下オリーブ核 / 小脳 / 神経回路

研究成果の概要

生後発達初期の神経回路には成熟動物には見られない過剰なシナプス結合が存在している。生後発達の過程において、必要なシナプスの安定化と不必要なシナプスの除去のプロセスを経ることにより、機能的な神経回路が形成されると考えられている。本研究では、小脳登上線維－プルキンエ細胞シナプスをモデル実験系として用い、このプロセスに関わるメカニズムの研究を行った。その結果、ミクログリアの関与を明らかにした。また、幼若期の自律的および感覚入力依存的な神経活動の発生に関わる分子的・神経回路的な基盤を明らかにすることを得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生まれた後の生育期における正常な神経回路の成熟には、遺伝子による制御とともに適切な生育環境に暴露されることが必要である。正常な神経回路成熟の阻害は、発達障害等の発症の要因となるとされている。本研究は、幼若期の神経回路が正常に成熟するために働くメカニズムの一端を明らかにするとともに、将来的に発達障害発症機序の解明や治療法の開発などにも貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Kv11 (ether-a-go-go-related gene) voltage-dependent K + channels promote resonance and oscillation of subthreshold membrane potentials (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Toshinori, Yamasaki Miwako, Abe Manabu, Matsuda Yukiko, Morino Hiroyuki, Kawakami Hideshi, Sakimura Kenji, Watanabe Masahiko, Hashimoto Kouichi
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 599(2) 号: 2 ページ: 547-569
  • DOI: 10.1113/jp280342
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 小脳への感覚信号の伝達経路 (2021)
  • 著者名/発表者名: 久保怜香 橋本浩一
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 72 ページ: 18-22
• [雑誌論文] Component of nicotine-induced intracellular calcium elevation mediated throughα3- andα5-containing nicotinic acetylcholine receptors are regulated by cyclic AMP in SH-SY 5Y cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Yoshida, T., Harada, K., Miyagi, T., Hashimoto, K., Hide, I., Tanaka, S., Irifune, M. and Sakai, N.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 15 号: 11 ページ: e0242349-e0242349
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0242349
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zonisamide can ameliorate the voltage-dependence alteration of the T-type calcium channel CaV3.1 caused by a mutationresponsible for spinocerebellar ataxia (2020)
  • 著者名/発表者名: N. Hara, H. Morino, Y. Matsuda, K. Satoh, K. Hashimoto, H. Maruyama, H. Kawakami
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 13 号: 1 ページ: 163-163
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00700-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 神経細胞のresonance特性に関わるイオンチャネル (2020)
  • 著者名/発表者名: 橋本浩一
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 72 ページ: 1183-1194
• [雑誌論文] Mechanisms for the resonant property in rodent neurons. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Hashimoto
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: - ページ: 5-13
  • DOI: 10.1016/j.neures.2019.12.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] mGluR1 in cerebellar Purkinje cells is essential for the formation but not expression of associative eyeblink memory (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakao Harumi、Kishimoto Yasushi、Hashimoto Kouichi、Kitamura Kazuo、Yamasaki Miwako、Nakao Kazuki、Watanabe Masahiko、Kano Masanobu、Kirino Yutaka、Aiba Atsu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 7353-7353
  • DOI: 10.1038/s41598-019-43744-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microglia permit climbing fiber elimination by promoting GABAergic inhibition in the developing cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Hisako、Abe Manabu、Morimoto Chie、Iida Tadatsune、Okabe Shigeo、Sakimura Kenji、Hashimoto Kouichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 2830-2830
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05100-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The anatomical pathway from the mesodiencephalic junction to the inferior olive relays perioral sensory signals to the cerebellum in the mouse. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubo, R., Aiba, A., Hashimoto, K.
  • 雑誌名: Journal of Physiology (London) 巻: 596 号: 16 ページ: 3775-3791
  • DOI: 10.1113/jp275836
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glutamate transporter GLAST controls synaptic wrapping by Bergmann glia and ensures proper wiring of Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Hashimoto K, Kohda K, Yuzaki M, Shimamoto K, Tanaka K, Kano M, Watanabe M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 28 ページ: 7438
  • DOI: 10.1073/pnas.1617330114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serotonin rebalances cortical tuning and behavior linked to autism symptoms in 15q11-13 CNV mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakai N, Nagano M, Saitow F, Watanabe Y, Kawamura Y, Kawamoto A, Tamada K, Mizuma H, Onoe H, Watanabe Y, Monai H, Hirase H, Nakatani J, Inagaki H, Kawada T, Miyazaki T, Watanabe M, Sato Y, Okabe S, Kitamura K, Kano M, Hashimoto K, Suzuki H, Takumi T.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 3 号: 6
  • DOI: 10.1126/sciadv.1603001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Functional roles of Kv11 voltage-dependent K+ channels on the resonant property in neurons. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka T, Yamasaki M, Abe M, Matsuda Y, Morino H, Kawakami H, Sakimura K, Watanabe M, Hashimoto K.
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 体性感覚の小脳へのsimple spikeを介した信号伝達経路 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保怜香、橋本浩一
  • 学会等名: 第２５回グリアクラブ
• [学会発表] 下オリーブ核のオシレーションの発生機序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本浩一
  • 学会等名: 第34回 日本大脳基底核研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞のresonance特性におけるKv11チャネルの関与 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松岡 利典, 山崎 美和子, 阿部 学, 松田 由喜子, 森野 豊之, 川上 秀史 , 崎村 建司, 渡辺 雅彦, 橋本 浩一
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2019
• [学会発表] Degeneration of cerebellar Purkinje cells in the knock-in mice harbouring SCA42 mutation (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Y, Morino H, Kurashige T, Nakayama H, Matsuoka T, Sotomaru Y, Hashimoto K, Kawakami H.
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会
• [学会発表] The perioral sensory signaling pathway for complex spike generation in cerebellar Purkinje cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo R, Aiba A, Hashimoto K
  • 学会等名: 9th FAOPS
  • 国際学会
• [学会発表] The model mouse of spinocerebellar ataxia 42 harbouring a missense mutation of Cacna1g (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Y, Morino Y, Kurashige T, Nakayama H, Matsuoka T, Sotomaru Y, Hashimoto K, Kawakami H
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Perioral sensory signals are transmitted to the cerebellum via the anatomical pathway from mesodiencephalic junction to the inferior olive (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubo R, Aiba A, Hashimoto K
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] マウスヒゲ触覚信号はarea parafascicularis prerubralisから下オリーブ核への経路を経て小脳に伝達される (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保怜香、饗場篤、橋本浩一
  • 学会等名: 第70回日本生理学会中国四国地方会
• [学会発表] ミクログリア依存的な生後発達期神経回路再編成の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋本浩一
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「シナプス・神経回路機能の時空間制御」
• [学会発表] Anatomical pathway for perioral sensory signals to the inferior olive in the mouse. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubo, R., Hashimoto, K.
  • 学会等名: 第95回 日本生理学会大会
• [学会発表] マウスヒゲ領域から下オリーブ核に至る感覚経路の解析. (2017)
  • 著者名/発表者名: 久保怜香、橋本浩一
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「シナプス・神経回路機能の時空間制御」
• [学会発表] Microglia Dependent Development of Neuronal Circuits in the Cerebellum. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, H., Abe, M., Morimoto, M., Sakimura, K., Hashimoto, K.
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学学会大会
• [学会発表] Activation of mTORC1 signaling in cerebellar Purkinje cells causes cell death and hypertrophy of Purkinje cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Kassai, H., Nakayama, H., Nakao, K., Maeda, T., Hashimoto, K., Kano, M., Aiba, A.
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学学会大会
• [備考] 広島大学 大学院医系科学研究科 神経生理学
  • URL: https://physiol2.hiroshima-u.ac.jp/
• [備考] https://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/
• [備考] 広島大学 医系科学研究科 神経生理学
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/index.html
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/