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スパイクタイミング依存性可塑性が発達期神経回路形成に果たす役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07057
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関滋慶医療科学大学 (2021)
大阪大学 (2017-2020)

研究代表者

木村 文隆  滋慶医療科学大学, 医療科学部, 教授 (00202044)

研究分担者 伊丹 千晶  埼玉医科大学, 医学部, 講師 (90392430)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード大脳皮質 / 円柱構造 / カンナビノイド / 4層細胞 / 活動依存的 / 発達期 / 臨界期 / 円柱状投射 / 隣接カラム / スパイクタイミング依存性可塑性 / 4層 / 2/3層 / 自発発火 / 臨界期可塑性 / バレル皮質 / 4層-2/3層 / 2アラキドノイルグリセロール / 刈り込み / コラム状投射 / 視床皮質投射 / 軸索投射
研究成果の概要

哺乳類の大脳新皮質は、進化的に最も新しく、最も高度な機能を果たしていると考えられている。機能的には、感覚情報処理を行う感覚皮質、運動指令を構成する運動皮質、感覚皮質、運動皮質の情報を統合する連合皮質と、大きく3つに分けられるが、構造的にはどの領域も同様の円柱状の構造を持ち、これが情報処理の単位となっていると考えられている。このように円柱構造は大脳皮質の基本単位と想定されているにもかかわらず、どのようなメカニズムでこの構造が出来ているかは全く分かっていない。本研究で、我々は、内因性のカンナビノイド(大麻の有効成分)が円柱構造形成に極めて重要な役割を果たす事をあきらかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大脳皮質の共通構造である円柱状構造の形成メカニズムはこれまで殆ど全く分かっていなかった。これを始めて明らかにした事の意義は重大である。同時に、この円柱状構造の形成に大麻の有効成分であるカンナビノイドの受容体が関与していることの意味も極めて重大である。我々の結果は、成長期にカンナビノイドを摂取すると大脳皮質の円柱構造が正確に形成されないだけでなく、皮質4層細胞の軸索が刈り込まれてしまう可能性が極めて大きいことを示している。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] Indiana University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Indiana University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Indiana University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Indiana University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A hypothetical model concerning how spike timing-dependent plasticity contributes to the neural circuit formation and the initiation of critical period in barrel cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Kimura, Chiaki Itami
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 39 号: 20 ページ: 3784-3791

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1684-18.2019

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The a2A-adrenoceptor suppresses excitatory synaptic transmission to both excitatory and inhibitory neurons in layer 4 barrel cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Minoru Ohshima, Chiaki Itami, Fumitaka Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Physiology (London)

      巻: 595 号: 22 ページ: 6923-6937

    • DOI

      10.1113/jp275142

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Endocannabinoid-dependent formation of columnar axonal projection of layer 4 neurons in the mouse cerebral cortex2022

    • 著者名/発表者名
      C. Itami, N. Uesaka, J-Y Huang, H-C Lu, K. Sakimura M. Kano, F. Kimura
    • 学会等名
      第99回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Developmental changes in spike sequencea od L4, L2/3 neurons in response to whisker stimulations in the rat barrel cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Kimura, Hiroshi Tamura
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Spike activity of single neurons in sensory cortex are more related to population spiking activity of nearby neurons than to sensory stimulus2019

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Ozaki, Fumitaka Kimura, Hiroshi Tamura
    • 学会等名
      第42回日本神経科学学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The enndocannabinoid, 2-arachidonoylglycerol is required for neural circuit formation in the developing barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Kenji Sakimura, Masanobu Kano, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      FENS Forum 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The a2A adrenoceptor suppresses excitatory synaptic transmission to both excitatory and inhibitory neurons in layer 4 barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Kimura, Minoru Ohshima, Chiaki, Itami
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of exogenously administered cannabinoid on axonal projection of layer 4 neurons in the mouse barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Jui-Yen Huang, Hui-Chen Lu, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      48th Annual Meeting of Society form Neuroscience
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of cannabinoid agonists on axonal projection of layer 4 neurons in the developping mouse barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Kenji Sakimura, Masanobu Kano, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      第41回神経科学学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of cannabinoid agonists on axonal projection of layer 4 neurons in the developing mouse barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Jui-Yen Huang, Hui-Chen Lu, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      第41回神経科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] The endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol is required for neuronal circuit formation in the developing barrel cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Kenji Sakimura, Masanobu Kano, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      FENS Forum 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enndocannabinoido, 2-arachidonoylglycerol plays important roles during neural circuit formation in the mouse barrel cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Kimura, Chiaki Itami, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
    • 学会等名
      第40回神経科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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