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発達に伴う皮質運動ニューロン連関の可塑性変化 -運動ニューロンは学習するのか?-

研究課題

研究課題/領域番号 18K06528
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
研究機関帝京大学

研究代表者

大野 孝恵  帝京大学, 医学部, 准教授 (60508109)

研究分担者 福田 諭  帝京大学, 医学部, 助教 (50425641)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード運動ニューロン / 皮質運動ニューロン直接結合 / シナプス除去 / 光遺伝学的刺激法 / ホールセル記録 / 皮質運動ニューロン直接接合 / シナプス可塑性 / 長期増強(LTP) / GluN2B / 脊髄運動ニューロン / 皮質脊髄路 / 可塑性 / 急性スライス / 長期増強LTP / 脊髄
研究成果の概要

皮質-運動ニューロン直接結合の結合頻度と結合強度の継時変化をまとめると、生後1Wまでに形成された直接結合は、2Wでプラトーに達しシナプス除去が始まり、3W以降には消失する事がわかり、この結果を英文誌に投稿した(Neuroscience, 2021)。
このシナプス除去過程は、paired pulse ratioが変化した事からpreに変化が生じているが、miniture EPSCの振幅には変化が見られずpostの関与は見られなかった。また、GluN2Bを運動ニューロンから選択的にノックアウトすると、シナプス除去が部分的に阻害され、本シナプス除去過程にはGluN2Bが関与していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

組織の低酸素化を最大限遅らせ、迅速に脊髄を取り出す独自の手法にて頸髄急性スライスを作成することで、世界的にも困難とされてきた生後3週以降の脊髄運動ニューロンからのホールセル記録を可能にしたことは、運動ニューロンの研究に大きく貢献できるものと考える。また、皮質脊髄路シナプス除去過程ではpresynapseに変化が生じているもpostの関与は明らかでなく、NMDA受容体サブユニットの1つであるGluN2Bを運動ニューロンから選択的にノックアウトすると、シナプス除去が部分的に阻害された事から、本過程にはGluN2Bが関与しており、遺伝的要因に加え、活動依存的な影響も受けていることが示唆された。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Temporal Course of Transient Direct Corticomotoneuronal Connections during Development in Rodents2021

    • 著者名/発表者名
      Ohno T, Fukuda S, Murabe N, Niido M, Sakurai M
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 478 ページ: 89

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2021.09.006

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 発達期マウスにおける一過性皮質脊髄運動ニューロン直接結合: その除去メカニズムと個体・系統発生的意義2021

    • 著者名/発表者名
      大野孝恵
    • 雑誌名

      女医界

      巻: 824 ページ: 79-83

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 発達期マウスにおける一過性皮質脊髄運動ニューロン直接結合:その除去メカニズムと個体・系統発生的意義2021

    • 著者名/発表者名
      大野孝恵
    • 雑誌名

      女醫界

      巻: 824 ページ: 79-83

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reevaluation of motoneuron morphology: diversity and regularity among motoneurons innervating different arm muscles along a proximal-distal axis2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda S, Maeda H, Sakurai M
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 4;10(1) 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-69662-z

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 幼若期齧歯類において形成される皮質脊髄軸索-上肢運動ニューロン間直接シナプスは高等霊長類に類似した分布を示す2018

    • 著者名/発表者名
      新戸瑞穂、福田諭、大野孝恵、桜井正樹
    • 雑誌名

      帝京医学雑誌

      巻: 41 ページ: 137-148

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] New approach of cell types and their networks of red nucleus2023

    • 著者名/発表者名
      Takae Ohno
    • 学会等名
      The 100th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The elimination of cortico-motoneuronal synapses during development: involvement of GluN2B containing NMDA receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Takae Ohno
    • 学会等名
      The 99th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The elimination of cortico-motoneuronal synapses during development: involvement of GluN2B containing NMDA receptior2022

    • 著者名/発表者名
      大野孝恵
    • 学会等名
      第99回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Involvement of GluN2B-containing NMDA receptors in the elimination of cortico-motoneuronal synapses during development2021

    • 著者名/発表者名
      Takae Ohno
    • 学会等名
      Society for Neuroscience, Chicago, 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developmental synapse elimination in cortico-motoneuronal synapse2021

    • 著者名/発表者名
      大野孝恵
    • 学会等名
      第44回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Regression and its time course of transient cortico-motoneuronal direct connections during development in mice2020

    • 著者名/発表者名
      大野孝恵
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Motoneurons may show a spectrum of arborization pattern depending on the distal-proximal axis of their innervating muscles2020

    • 著者名/発表者名
      福田諭
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Temporal profile of transient corticomotoneuronal direct connection in the rodent2019

    • 著者名/発表者名
      Takae Ohno, Satoshi Fukuda, Naoyuki Murabe, Hiroaki Mizukami, Keiya Ozawa, Toshihiro Hayashi, Masaki Sakurai
    • 学会等名
      北米神経科学学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal profile of developmental change in corticomotoneuronal direct connection in rodents2018

    • 著者名/発表者名
      Takae Ohno, Satoshi Fukuda, Naoyuki Murabe, Hiroaki Mizukami, Keiya Ozawa, Toshihiro Hayashi, Masaki Sakurai
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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