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大脳の投射先特異的な神経回路構築機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06374
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46010:神経科学一般関連
研究機関鹿児島大学

研究代表者

田川 義晃  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (50303813)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード大脳 / 神経回路形成 / 発達 / 神経活動 / 脳梁
研究開始時の研究の概要

哺乳類の大脳は、様々な領域・領野からなり、その間は特異的なパターンでつながれている。本研究では、投射先が異なる大脳神経回路が発生発達期にどのようなメカニズムで形成されるのかを明らかにする。大脳の代表的長距離投射細胞であり、左右半球をつなぐ脳梁投射細胞をモデルとして、(1)発達期のサブネットワーク同期活動により投射先特異的な神経回路が形成されるという仮説を検証する。(2)脳梁投射細胞が大脳情報処理において果たす役割を明らかにする。

研究成果の概要

本研究では大脳の代表的な長距離投射である脳梁投射細胞をモデルとして、投射先特異的な神経回路の形成機構、特に神経活動依存的な回路形成機構を明らかにすることをめざした。(1)回路形成期に脳梁投射細胞同士が特異的サブネットワークをつくり、その同期活動を使って投射先特異的回路がつくられる可能性を検証した。(2)活動依存的な脳梁投射に係わる自発神経活動の分子基盤として、イオンチャネルに注目し、どのイオンチャネルが関わるか、そのチャネルの機能操作は活動依存的メカニズムを介して脳梁投射を阻害しうるかを検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

時期特異的神経活動操作実験から、マウスの脳において生後10日以降の自発神経活動が脳梁投射に重要な役割を担うこと、発達期特有の自発神経活動パターンが活動依存的回路形成に重要な役割を担うことを示した。また、その基礎としてCav1.2やNav1.2などのイオンチャネルが働いており、その機能亢進変異は活動依存的メカニズムを介して大脳初期回路形成を阻害しうることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] In utero 遺伝子導入法について2023

    • 著者名/発表者名
      田川義晃
    • 雑誌名

      LABIO21

      巻: 89 ページ: 8-10

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Developmental stage-specific spontaneous activity contributes to callosal axon projections2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tezuka, Kenta M Hagihara, Kenichi Ohki, Tomoo Hirano, Yoshiaki Tagawa
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11 ページ: 1-15

    • DOI

      10.7554/elife.72435

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Involvement of Calcium-Dependent Pathway and β Subunit-Interaction in Neuronal Migration and Callosal Projection Deficits Caused by the Cav1.2 I1166T Mutation in Developing Mouse Neocortex2021

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa-Tamagawa Nao、Kirino Emi、Sugao Kohtaroh、Nagata Hidetaka、Tagawa Yoshiaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3389/fnins.2021.747951

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Ca2+による軸索の樹状突起化誘導2023

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川)直、菅生厚太郎、永田英孝、田川義晃
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ティモシー症候群関連Cav1.2変異とDEE11関連Nav1.2変異はマウス大脳皮質において異なる様式で回路形成を障害する2022

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川) 直、菅生 厚太郎, 永田 英孝, 田川 義晃
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cav1.2とNav1.2の機能亢進変異はマウス大脳皮質において異なる様式で回路形成を障害する2022

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川) 直、菅生 厚太郎, 永田 英孝, 田川 義晃
    • 学会等名
      西日本生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ティモシー症候群に関連するCav1.2のI1166T変異は発達期のマウス大脳皮質において神経細胞の移動と脳梁投射を障害する2022

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川) 直, 菅生 厚太郎, 永田 英孝, 田川 義晃
    • 学会等名
      第15回桜ヶ丘地区基礎系研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ティモシー症候群に関連するCav1.2のI1166T変異は発達期のマウス大脳皮質において神経細胞の移動と脳梁投射を障害する2022

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川) 直, 桐野 恵美, 菅生 厚太郎, 永田 英孝, 田川 義晃
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Disease-causing ion channel mutations and cortical development2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Tagawa
    • 学会等名
      Symposium “Circuit Construction in the Mammalian Brain”
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ティモシー症候群に関連するCav1.2のI1166T変異は発達期のマウス大脳皮質において神経細胞の移動と脳梁投射を障害する2021

    • 著者名/発表者名
      玉川(中川) 直, 桐野 恵美, 菅生 厚太郎, 永田 英孝, 田川 義晃
    • 学会等名
      第72回西日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳梁投射軸索の発達ダイナミクスのタイムラプス・イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      中川 直、水野 秀信、田川 義晃
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www3.kufm.kagoshima-u.ac.jp/physiol2/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www3.kufm.kagoshima-u.ac.jp/physiol2/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 研究成果発表

    • URL

      https://www.kagoshima-u.ac.jp/topics/2022/09/post-1950.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 研究成果発表

    • URL

      https://www2.kufm.kagoshima-u.ac.jp/topics/contents/1679-2022-08-26-06-32-29.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www3.kufm.kagoshima-u.ac.jp/physiol2/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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