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経験による大脳抑制性ニューロンの形態形成と機能分化メカニズムの解析

研究課題

研究課題/領域番号 19H03322
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分46010:神経科学一般関連
研究機関新潟大学

研究代表者

杉山 清佳  新潟大学, 医歯学系, 教授 (10360570)

研究分担者 奥田 修二郎  新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
高田 美絵子 (森島美絵子)  東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (30435531)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード抑制性ニューロン / 発達障害 / 臨界期 / 視覚弁別課題 / 細胞骨格因子 / 樹状突起 / 視覚野 / 神経回路形成 / ホメオ蛋白質 / 視覚経験 / 樹状突起形成
研究開始時の研究の概要

臨界期は、子どもの経験に応じて神経回路を集中的に形成する、脳の成長期である。臨界期に作られた回路は、生涯、個性として保たれる傾向がある。そのため、臨界期異常による回路の誤配線は、将来、精神疾患の一因になることが示唆されている。申請者らは、生後の経験による大脳抑制性ニューロンの成熟が、臨界期の回路形成を促すことを報告してきた。抑制性ニューロンは形態や機能により十種類以上の細胞種に分類されるが、多様な細胞種が分化するメカニズムは分かっておらず、さらに分化に偏りが生じた際の弊害も明らかになっていない。そこで本研究では、経験による抑制性ニューロンの形態形成と機能形成のメカニズムについて明らかにする。

研究成果の概要

子どもの脳には、経験に応じて回路が作られる「臨界期」がある。臨界期の異常は、発達障害など精神疾患を引き起こす一因になると考えられ、メカニズムの解明が求められている。本研究では、臨界期を活性化する大脳の抑制性ニューロンが、生後の経験により分化成熟することを示した。抑制性ニューロンの種類が偏ることによって、脳の機能に発達障害に似た凹凸(臨界期不全と認知能力向上)が検出された。さらに、経験によって抑制性ニューロンの種類に偏りをもたらす遺伝子の同定にも成功し、抑制性ニューロンの形態と機能が連携しながら、健全に偏ることなく発達することの重要性を明らかした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、経験により活性化される新規遺伝子が、抑制性ニューロンの分化を最終的に決定し、大脳の回路機能を左右することを示した。これまでに、抑制性ニューロンの種類が生後に変化するという報告はなく、本結果は国内外に大きなインパクトを与えると予想される。一連の成果は、増加する発達障害や、社会不安に呼応して増大する精神疾患に対して、疾患の背景にある遺伝子や生活環境への理解を促し、症状を緩和するための治療法の開発につながると期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Newcastle University(英国)

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

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 子どもの臨界期と回路の個性化2022

    • 著者名/発表者名
      杉山清佳
    • 雑誌名

      新潟県医師会報

      巻: 873 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Coactosin Promotes F-Actin Protrusion in Growth Cones Under Cofilin-Related Signaling Pathway2021

    • 著者名/発表者名
      Hou Xubin、Nozumi Motohiro、Nakamura Harukazu、Igarashi Michihiro、Sugiyama Sayaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 660349-660349

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.660349

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-Cell Visualization Deep in Brain Structures by Gene Transfer2020

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Sayaka、Sugi Junko、Iijima Tomoya、Hou Xubin
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 14

    • DOI

      10.3389/fncir.2020.586043

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reciprocal connectivity between secondary auditory cortical field and amygdala in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukano H, Hou X, Horie M, Kitaura H, Nishio N, Hishida R, Takahashi K, Kakita A, Takebayashi H, Sugiyama S, Shibuki K
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 19610-19610

    • DOI

      10.1038/s41598-019-56092-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visual experience specifies primary dendrites in cortical interneurons during the critical period2022

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Sugiyama
    • 学会等名
      The 5th Annual Spring Meeting on Neurogenesis
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dendritic transdifferentiation of inhibitory neurons improved visual discrimination2022

    • 著者名/発表者名
      Hou X, Kitayama E, Sakimura K and Sugiyama S
    • 学会等名
      The 45th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual experience specifies primary dendrites in cortical interneurons for visual perception2022

    • 著者名/発表者名
      Hou X, Kitayama E, Sakimura K and Sugiyama S
    • 学会等名
      The 2022 Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] こどもの脳が柔軟に成長する仕組み~経験依存の回路形成~2022

    • 著者名/発表者名
      杉山清佳
    • 学会等名
      第18回名古屋大学ホームカミングデイ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Translation-dependent wiring of cortical local circuits in visual cortex2021

    • 著者名/発表者名
      Hou X, Ling Y, Sakimura K, Okuda S, and Sugiyama S
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experience-dependent development of interneuron in juvenile brain requires cohesin-loader Nipbl2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai A, Nakato R, Oba GM, Peters H, Shirahige K and Sugiyama S.
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experience-dependent actin organization specifies dendritic properties in cortical interneurons2021

    • 著者名/発表者名
      Hou X, Morishima M, Sugi J, Sakimura K, Kawaguchi Y and Sugiyama S
    • 学会等名
      The 2021 Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳の柔軟性を科学する2021

    • 著者名/発表者名
      杉山清佳
    • 学会等名
      新潟明訓高等学校キャリアパスセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生後脳の経験依存的な抑制性ニューロン発達におけるコヒーシンローダーの役割2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 晶子、中戸 隆一郎、Heiko Peters、白髭 克彦、杉山 清佳
    • 学会等名
      第38回染色体ワークショプ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Targetome profiling of Otx2-eIF4E dependent translation in cortical plasticity2020

    • 著者名/発表者名
      Hou X. Ling Y. Sakai A. Okuda S. Sugiyama S.
    • 学会等名
      The 43th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of cohesin loader in experience-dependent development of interneuron in juvenile brain2020

    • 著者名/発表者名
      Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S
    • 学会等名
      The 43th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 幼若脳の経験依存的な抑制性介在ニューロン発達におけるコヒーシンローダーの役割2020

    • 著者名/発表者名
      酒井 晶子、中戸 隆一郎、Heiko Peters、白髭 克彦、杉山 清佳
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Coactosin functions as a morphological determinant in developing cortical interneurons2019

    • 著者名/発表者名
      Hou X. Morishima M. Matohara N. Sugi J. Sakimura K. Kawaguchi Y. Sugiyama S.
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of chromatin structure by cohesin during juvenile cortical development2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai A. Nakato R. Peters H. Shirahige K. Sugiyama S.
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Otx2-expressing dopaminergic cells on development of fear memory2019

    • 著者名/発表者名
      Koyama C. Iijima T. Hou X. Sugiyama S.
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cytoskeletal mechanisms underlying a morphological determinant in developing cortical interneurons2019

    • 著者名/発表者名
      Hou X. Morishima M. Matohara N. Sugi J. Sakimura K. Kawaguchi Y. Sugiyama S.
    • 学会等名
      The 13th Biennial Conference of Chinese Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 脳の形成時に神経細胞の突起の伸ばし方を決める因子を発見

    • URL

      https://www.niigata-u.ac.jp/news/2021/92593/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 脳深部の単一神経回路の可視化に成功しました-1細胞レベルで遺伝子を操作する方法を開発-

    • URL

      https://www.niigata-u.ac.jp/news/2020/80659/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究内容/神経発達学/新潟大学医学部医学科

    • URL

      http://www.med.niigata-u.ac.jp/contents/research/shinryou/shinkei.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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