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運動トレーニングによる一次運動野V層細胞のシナプス強化メカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K10710
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59010:リハビリテーション科学関連
研究機関山口大学

研究代表者

木田 裕之  山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (70432739)

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 *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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード運動学習 / 一次運動野 / GABA受容体 / GABA / 錐体路 / シナプス可塑性 / ラット / AMPA受容体
研究成果の概要

脊髄又は線条体に逆行性トレーサーをインジェクションして、異なる投射先を持つV層細胞を標識した後、急性脳スライス標本を用いてラット 一次運動野V層のニューロン活動を記録した。運動学習課題としてローターロッドテストを最大2日間行った。脊髄に投射するV層細胞において、微小抑制性シナプス後電流は運動トレーニングを繰り返すことによって、振幅・頻度ともに非学習群と比較して有意に上昇した。線条体へ投射するV層細胞では学習直後に脱抑制が観察された。学習後の一次運動野Ⅴ層からサンプルを採取し、ウエスタンブロッティングを行った。トレーニング1日後にGABA受容体のリン酸化が有意に減少していることが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

AMPAおよびGABA受容体を介したシナプス可塑性は、記憶・学習などの高次脳機能に関与する。大脳皮質一次運動野 (M1) においては、運動学習後に長期にわたりシナプス伝達効率が上昇することが報告されているが、その神経メカニズムはよく分かっていない。本研究の結果は、運動トレーニング後のV層細胞ではII/III層とは異なる様式のシナプス可塑性が引き起こされることを示唆する。一次運動野V層における錐体路と錐体外路のシナプス可塑性が明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Proximodistal heterogeneity in learning-promoted pathway-specific plasticity at dorsal CA1 synapses.2020

    • 著者名/発表者名
      Paw-Min-Thein-Oo, Sakimoto Y, Kida H, Mitsushima D,
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 437 ページ: 184-194

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal dynamics of learning-promoted synaptic diversity in CA1 pyramidal neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto Y, Kida H, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      FASEB J.

      巻: 33(12) 号: 12 ページ: 14382-14393

    • DOI

      10.1096/fj.201801893rrr

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppressive Effects of Cooling Compounds Icilin on Penicillin G-Induced Epileptiform Discharges in Anesthetized Rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Moriyama H, Nomura S, Kida H, Inoue T, Imoto H, Maruta Y, Fujiyama Y, Mitsushima D, Suzuki M.
    • 雑誌名

      Front Pharmacol.

      巻: 0:652 ページ: 2286-2294

    • DOI

      10.3389/fphar.2019.00652

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Limitations of Local Brain Cooling on Generalized Motor Seizures from Unknown Foci in Awake Rats2019

    • 著者名/発表者名
      He Y, Inoue T, Nomura S, Maruta Y, Kida H, Yamakawa T, Hirayama Y, Imoto H, Suzuki M.
    • 雑誌名

      Neurologia medico-chirurgica

      巻: 59 号: 4 ページ: 147-153

    • DOI

      10.2176/nmc.oa.2018-0112

    • NAID

      130007632870

    • ISSN
      0470-8105, 1349-8029
    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning promotes subfield-specific synaptic diversity in hippocampal CA1 neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Sakimoto Y, Mizuno J, Kida H, Kamiya Y, Ono Y, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press 号: 5 ページ: 2183-2195

    • DOI

      10.1093/cercor/bhz022

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reduction of spike generation frequency by cooling in brain slices from rats and from patients with epilepsy.2018

    • 著者名/発表者名
      Nomura S & Kida H, Hirayama Y, Imoto H, Inoue T, Moriyama H, Mitsushima D, Suzuki M.
    • 雑誌名

      J Cerebr Blood F Met.

      巻: - 号: 11 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1177/0271678x18795365

    • 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] FABP3 in the Anterior Cingulate Cortex Modulates the Methylation Status of the Glutamic Acid Decarboxylase67 Promoter Region.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Y, Kida H, Kagawa Y, Yasumoto Y, Miyazaki H, Islam A, Ogata M, Yanagawa Y, Mitsushima D, Fukunaga K, Owada Y.
    • 雑誌名

      J Neurosci.

      巻: 38(49) ページ: 10411-10423

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of motor learning mediated by synaptic plasticity in rat primary motor cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Kida H, Mitsushima D.
    • 雑誌名

      Neurosci Res., invited review.

      巻: 128 ページ: 14-18

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アミロイドβ1-42凝集体の新規有害作用:海馬CA1と一次運動野におけるタスク依存的ニューロン刺激2021

    • 著者名/発表者名
      木田裕之, 兼久樹, Paw-Min-Thein-Oo,木村 良一, 美津島大
    • 学会等名
      第98回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Motor training strengthens the GABAergic synapses onto corticospinal tract neuronsin the primary motor cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kida, Koh Sakai, Hiroyuki Otaku, Fumimaro Tsukamoto, and Dai Mitsushima
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Motor training strengthens the GABAergic synapses onto corticospinal tract neurons in the primary motor cortex2020

    • 著者名/発表者名
      木田裕之、酒井鴻、大宅裕之、 Han-Thiri-Zin、柄本史麿、美津島大
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会(別府)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動トレーニングによる一次運動野V層細胞のシナプス可塑性2019

    • 著者名/発表者名
      木田裕之、酒井鴻、大宅裕之、 Han-Thiri-Zin、柄本史麿、美津島大
    • 学会等名
      第71回日本生理学会中国四国地方会(宇部)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 1.Motor training strengthens the glutamatergic synapses of layers V neurons in the primary motor cortex2018

    • 著者名/発表者名
      大宅裕之、木田裕之、美津島大
    • 学会等名
      第94回 日本生理学会(アクトシティ 浜松)
    • 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: 2022-01-27  

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