垂直眼球運動系の神経積分器における持続的活動を生成するための神経回路メカニズム

• 研究課題/領域番号: 18K06524
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46030:神経機能学関連
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 齋藤 康彦 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70290913)
• 研究分担者: 杉村 岳俊 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (60812526)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018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: 視線制御 / 興奮性神経回路 / NMDA受容体 / シナプス後電流 / 持続的神経活動 / パッチクランプ法 / スライス標本 / カハール間質核 / 舌下神経前位核 / コリン作動性入力 / コバルト取り込み / 神経生理学 / ホールセル記録

研究成果の概要

水平性と垂直性の視線保持にはそれぞれ脳幹の舌下神経前位核（PHN）とカハール間質核（INC）が関与する。本研究では、視線保持に重要である持続的神経活動の生成メカニズムをPHNとINCとで比較することを目的とした。記録したニューロンの近傍に高頻度刺激を与えると興奮性シナプス後電流（EPSC）の発生頻度が持続的に上昇する現象がみられたが、その持続時間はカルシウム透過型AMPA（CP-AMPA）受容体の拮抗薬投与によりPHNでINCに比べ大きく減少し、一方でNMDA受容体の拮抗薬投与によりINCでPHNに比べ大きく減少した。これらの結果から、PHNとINCでは生成メカニズムが異なることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

視線保持のためには神経活動を維持する必要があり、本研究によって持続的な神経活動が水平系と垂直系で異なるグルタミン酸受容体の働きによって生じていることが初めて示された。この成果により、視線制御のメカニズムの解明に大きく進展するものと考えられ、さらに、持続的な神経活動は短期記憶や認知など様々な脳機能において重要な役割を担っていることが知られていることから、脳で汎用的に用いられている情報変換機構解明への波及効果も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct proportions of cholinergic neurons in the rat prepositus hypoglossi nucleus according to their cerebellar projection targets (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugimura Taketoshi、Saito Yasuhiko
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 529 号: 7 ページ: 1541-1552
  • DOI: 10.1002/cne.25035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Juvenile Social Isolation Enhances the Activity of Inhibitory Neuronal Circuits in the Medial Prefrontal Cortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamuro K, Yoshino H, Ogawa Y, Okamura K, Nishihata Y, Makinodan M, Saito Y, Kishimoto T
  • 雑誌名: Front Cell Neurosci 巻: 14 ページ: 105-105
  • DOI: 10.3389/fncel.2020.00105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Brainstem organoids from human pluripotent stem cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Eura, Takeshi K. Matsui, Joachim Luginbuhl, Masaya Matsubayashi, Hitoki Nanaura, Tomo Shiota, Kaoru Kinugawa, Naohiko Iguchi, Takao Kiriyama, Canbin Zheng, Tsukasa Kouno, Yan Jun Lan, Pornparn Kongpracha, Pattama Wiriyasermkul, Yoshihiko M. Sakaguchi, Riko Nagata, Tomoya Komeda, Naritaka Morikawa, et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: - ページ: 00538-00538
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00538
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Maternal immune activation affects hippocampal excitatory and inhibitory synaptic transmission in offspring from an early developmental period to adulthood. (2020)
  • 著者名/発表者名: 6.Nakagawa K, Yoshino H, Ogawa Y, Yamamuro K, Kimoto S, Noriyama Y, Makinodan M, Yamashita M, Saito Y, Kishimoto T
  • 雑誌名: Font Cell Neurosci 巻: 14 ページ: 241-241
  • DOI: 10.3389/fncel.2020.00241
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ischemic Postconditioning Reduces NMDA Receptor Currents Through the Opening of the Mitochondrial Permeability Transition Pore and KATP Channel in Mouse Neurons (2020)
  • 著者名/発表者名: Morisaki Yudai、Nakagawa Ichiro、Ogawa Yoichi、Yokoyama Shohei、Furuta Takanori、Saito Yasuhiko、Nakase Hiroyuki
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Neurobiology 巻: ― 号: 4 ページ: 1079-1089
  • DOI: 10.1007/s10571-020-00996-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of HCN1 subunits causes absence epilepsy in rats (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishitani Ai、Kunisawa Naofumi、Sugimura Taketoshi、Sato Kazuaki、Yoshida Yusaku、Suzuki Toshiro、Sakuma Tetsushi、Yamamoto Takashi、Asano Masahide、Saito Yasuhiko、Ohno Yukihiro、Kuramoto Takashi
  • 雑誌名: Brain Research 巻: 1706 ページ: 209-217
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.11.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ischemic postconditioning prevents surge of presynaptic glutamate release by activating mitochondrial ATP-dependent potassium channels in the mouse hippocampus. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama S, Nakagawa I, Ogawa Y, Morisaki Y, Motoyama Y, Park YS, Saito Y, Nakase H
  • 雑誌名: PLoS One. 2019 Apr 12;14(4) 巻: Apr 12;14(4) 号: 4 ページ: e0215104-e0215104
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0215104
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Different Activation Mechanisms of Excitatory Networks in the Rat Oculomotor Integrators for Vertical and Horizontal Gaze Holding (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Yasuhiko、Sugimura Taketoshi
  • 雑誌名: eneuro 巻: 7 号: 1 ページ: 0364-19
  • DOI: 10.1523/eneuro.0364-19.2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Firing responses mediated via distinct nicotinic acetylcholine receptor subtypes in rat prepositus hypoglossi nuclei neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yue、Yanagawa Yuchio、Saito Yasuhiko
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 120 号: 4 ページ: 1525-1533
  • DOI: 10.1152/jn.00168.2018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purinergic modulation of neuronal activity in the rat prepositus hypoglossi nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugioka Miho、Saito Yasuhiko
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 48 号: 11 ページ: 3354-3366
  • DOI: 10.1111/ejn.14210
  • 査読あり
• [学会発表] Neural connections between oculomotor neural integrators and vestibulo-cerebellum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimura T, Saito Y
  • 学会等名: Neuroscience 2019
  • 国際学会
• [学会発表] The neural connections between the oculomotor neural integrators and the vestibulo-cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimura T, Saito Y
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会、第62回日本神経化学会大会 合同大会
• [学会発表] NMDA receptor-mediated activation of excitatory networks in rat interstitial nucleus of Cajal. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Y
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress
  • 国際学会
• [学会発表] The neural connections between the oculomotor neural integrators and the vestibulo-cerebellum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimura T、Saito Y
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress
  • 国際学会
• [学会発表] The distribution of the oculomotor neural integrator neurons that project to the vestibulo-cerebellum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimura T、Saito Y
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [備考] 生理学第一講座 業績
  • URL: https://www.naramed-u.ac.jp/~1phy/company.html
• [備考] 第一生理学講座研究業績
  • URL: http://www.naramed-u.ac.jp/~1phy/company.html