小脳-橋-延髄標本を用いた発達小脳における機能的神経回路発現の解析

• 研究課題/領域番号: 18500318
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 兵庫医科大学 (2008); 独立行政法人理化学研究所 (2006-2007)
• 研究代表者: 荒田 晶子 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (00266082)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,020千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 420千円); 2008年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: 摘出脳ブロック標本 / 光学的測定法 / 蛍光トレーサー / 小脳神経回路形成 / 摘出小脳-橋-延髄標本 / 機能的神経回路 / 呼吸活動 / 電気生理学的手法 / 下オリーブ核 / 橋傍腕結合核 / 活動依存的シナプス形成 / 橋傍結合腕核 / LTD / 免疫組織化学法 / 呼吸

研究概要

下オリーブ核から小脳への投射様式や平行線維の発達過程を蛍光トレーサーや免疫組織化学法を用いて調べた結果、P5-P7 の生後1 週の小脳においてLTD が発現する場所には苔状線維から入力を受けた平行線維と下オリーブ核の両方から入力を受けているプルキンエ細胞が存在し、機能的神経回路を作り始めていることが分かった。また、呼吸性活動をトリガーとして光学的測定法を行なった結果より、同じ呼吸相の活動が登上線維からと平行線維から小脳へ向かっていることが示唆された。これは、呼吸性活動が小脳神経回路の発達・形成に関与する可能性を示唆する。呼吸性活動は、発達初期に、小脳神経回路の活動依存的シナプス形成に深く関わっていると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] DSCAM deficiency causes loss of pre-inspiratory neuron synchroneity and perinatal death. (2009)
  • 著者名/発表者名: Amano K, Fujii M, Arata S, Tojima T, Ogawa M, Morita N, Shimohata A, Furuichi T, Itohara S, Kamiguchi H, Korenberg JR, Arata A, Yamakawa K.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 29 ページ: 2984-2996
  • 査読あり
• [雑誌論文] DSCAM deficiency causes loss of pre-inspiratory neuron synchroneity and perinatal death. (2009)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., Fujii, M., Arata, S., Ogawa, M., Arata, A., Yamakawa, K., 他7名
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 29 ページ: 2984-2996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catecholaminergic modulation of the respiratory rhythm generator in the isolated brainstem-spinal cord preparation from neonatal rat. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata A, Fujii M.
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol. 605 ページ: 83-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catecholaminergic modulation of the respiratory rhythm generator in the isolated brainstem-spinal cord preparation from neonatal rat. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M.
  • 雑誌名: Advances in experimental medicine & biology. 605 ページ: 83-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Respiratory activity in brainstem of fetal mice lacking glutamate decarboxylase 65/67 and vesicular GABA transporter. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Arata A, Kanbara-Kume N, Saito K, Yanagawa Y, Obata K.
  • 雑誌名: Neuroscience. 146 ページ: 1044-1052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Respiratory activity in brainstem of fetal mice lacking glutamate decarboxylase 65/67 and vesicular γ-aminobutyric acid transporter. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M., Arata, A., Kanbara-Kume, N., Saito, K., Yanagawa, Y., Obata, K.
  • 雑誌名: Neuroscience 146 ページ: 1044-1052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adrenaline contributes to prenatal respiratory maturation in rat medulla-spinal cord preparation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Umezawa K, Arata A.
  • 雑誌名: Brain Res. 1090 ページ: 45-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dopamine desynchronizes the pace-making neuronal activity of rat respiratory rhythm generation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Umezawa K, Arata A.
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 23 ページ: 1015-1027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adrenaline contributes to prenatal respiratory maturation in rat medulla-spinal cord preparation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M, Umezawa, K, Arata, A
  • 雑誌名: Brain Research 1090 ページ: 45-50
• [雑誌論文] Dopamine desynchronizes the pace-making neuronal actibity ob rat respiratory thythm generation (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M, Umezawa, K, Arata, A
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 23 ページ: 1015-1027
• [学会発表] Adrenaline contributes to respiratory neural network maturation in developing rat medulla-spinal cord preparation (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Matsunaga, W., Obata, K.
  • 学会等名: 6^<th> Forum of European Neuroscience
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [学会発表] Respiratory activities presumably play roles in the activity-dependent formation of neuronal networks in the developing cerebellum. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: The 31st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Abnormal facial nucleus activity in Dscam1-deficient mouse : A model for sudden infant death syndrome. (2008)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., Fujii, M., Arata, S., Ogawa, M., Itohara, S., Arata, A., Yamakawa, K.
  • 学会等名: The 31^<st> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Optical imaging analysis on the memory trace in zebrafish. (2008)
  • 著者名/発表者名: Aoki, T., Agetsuma, M., Aizawa, H., Arata, A., Higashijima, S., Okamoto, H.
  • 学会等名: The 31^<st> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Central hypoventilation caused by abnormalities of respiratory network in Dscam1 deficient mouse. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Amano, K., Arata, S., Yamakawa, K.
  • 学会等名: The 85th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Respiratory activities presumably play roles in the activity-dependent formation of neuronal networks in the developing cerebellum. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: The 31^<st> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Abnormal facial nucleus activity in Dscaml-deficient mouse : A model for sudden infant death syndrome. (2008)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., Fujii, M., Arata, S., Ogawa, M., Itohara, S., Arata, A., Yamakawa, K.
  • 学会等名: The 31^<st> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Optical imaging analysis on the memory trace in zebrafish. (2008)
  • 著者名/発表者名: Aoki, T., Agetsuma, M., Aizawa, H., Arata, A., Higashijima, S., Okamoto, H.
  • 学会等名: The 31^<st> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Adrenaline contributes to respiratory neural network maturation in developing rat medulla-spinal cord preparation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Matsunaga, W., Obata, K.
  • 学会等名: 6^<th> Forum of European Neuroscience
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
• [学会発表] Neonatal cerebellum broadly displays respiratory activities (2007)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: The 30st Annual Meeting of the Japan (Neuroscience Society (Neuro2007)
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] Respiratory activities optically recorded from the newborn rat cerebellum and related medullary structures (2007)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: The 84^<th> Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Respiratory activities optically recorded from the newborn rat cerebellum and related medullary structures. (2007)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: 84^<th> Annual Meeting of Physiological Science Japan
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Parallel fiber-evoked long-lasting burst in Purkinje cells of the neonatal cerebelum and its dependence on P/Q type Ca^<2+>channels. (2007)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Matsunaga, W., Yabunaka, A., Ito, M.
  • 学会等名: IBRO World Congress of Neuroscience2007
  • 発表場所: Melbourne
• [学会発表] Neonatal cerebellum brodaly displays respiratory activities. (2007)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: 30^<th> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society(Neuro2007)
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Loss of pre-inspiratory neuron synchroneity in mice with Dscaml deficiency. (2007)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., fujii, M., Tojima, T., Ogawa, M., Morita, N., Arata, S., Shimohata, A., Furuichi, T., Itohara, S., Kamiguchi, H., Korenberg, J. R., Arata, A., Yamakawa, K.
  • 学会等名: 37^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] The prolonged responses of Purkinje cells in the flocculus/paraflocculus regions of the developing cerebellum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M., Matsunaga, W., Ito, M.
  • 学会等名: 36^<th> Annual Meeting Soc. Neurosci.
  • 発表場所: Atlanta
• [学会発表] Orexin-containing beaded cerebellar afferents mediate effects of stimulation of hypothalamic defense area on flocculus Purkinje cells in rabbits. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nisimaru, N., Mittal, C., Shirai, Y., Sooksawate, T. Gupta, M., Arata, A., Sakurai, T., Yamamoto, M., Ito, M.
  • 学会等名: 36^<th> Annual Meeting Soc. Neurosci.
  • 発表場所: Atlanta
• [学会発表] Modulation of catecholamine on respiratory rhythm generator in isolated brainstem-spinal cord preparation from neonatal rat. (2006)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Fujii, M.
  • 学会等名: Oxford Conference 2006, Lake Louise
  • 発表場所: Alberta Canada
• [学会発表] Maintained GABA content and reduced neuronal activity in the fetal mouse brain lacking vesicular GABA transporter. (2006)
  • 著者名/発表者名: Obata, K., Arata, A., Saito, K., Hirono, M., Yanagawa, Y.
  • 学会等名: 5^<th> Forum of European Neuroscience
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] Parallel development of P/Q type Ca channels, primary dendrites and prolonged response of Purkinje cell in developing cerebellum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, W., Arata, A., Fujii, M., Ito, M.
  • 学会等名: 29^<th> Annual Meeting Japan Neurosci. Soc.
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Decrease in spontaneous activity and cell death of the brachial motoneurons in GAD67-deficient mouse embryo. (2006)
  • 著者名/発表者名: Arata, A., Obata, K., Davies, J., Bellingham, M., Noakes, P.G.
  • 学会等名: 29^<th> Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Abnormality of central respiratory network in Dscam knock-out mouse. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M., Amano, K., Arata, S., Shimohata, A., Yamakawa, K., Arata, A.
  • 学会等名: 29th Annual Meeting of Japan Neurosci, Soc.
  • 発表場所: Kyoto
• [図書] Integration in Respiratory Control-from Genes to Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Arata, A. and Fujii, M.
  • 総ページ数: 541
  • 出版者: Advances in Experimental Medicine and Biology Series, Springer Publishers
• [産業財産権] 特 許 (2006)
  • 発明者名: 山川 和弘, 天野 賢治, 藤井 盛光, 荒田 晶子
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権番号: 2006-066489
  • 出願年月日: 2006-03-10