| 研究課題/領域番号 |
21K06422
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46030:神経機能学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
前島 隆司 金沢大学, 医学系, 准教授 (70399319)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 概日リズム / 中枢時計 / 視交叉上核 / GABA作動性伝達 / 中枢概日時計 / シナプス伝達 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中枢概日時計として働く視交叉上核は、複数種のGABA神経により回路が形成されている。個々の神経は自律的なリズムを持つが、これらをまとめ回路全体として日長を符号化する電気的活動を生じる。本研究では、各々の神経タイプ間の接続について、シナプス伝達の機能的性質、伝達効率の日内変動、GABAに対する応答性及び電気シナプスの有無を電気生理学的に明らかにし、それらの接続がどのように神経活動の同調作用や日長の符号化に寄与するか解明する。
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| 研究実績の概要 |
中枢概日時計として機能する視交叉上核（SCN）内には、共発現する神経ペプチドによって分類される複数種のGABA作動性神経が群集している。個々の神経細胞は時計遺伝子の転写翻訳ループにより自律的に概日リズムを生じるが、各タイプの細胞が群内及び群間で接続して組織化されることにより、SCN回路は安定した時刻情報を生成し、外界の明暗リズムに対する同調機能を発現する。しかしながら、その回路の作動原理は未だ十分に解明されていない。本研究では、各神経タイプ間のGABA作動性伝達の機能的性質を調べ、明暗サイクルに対する同調作用や日長の符号化に関わる機能的役割を明らかにする。
これまでに、AVP神経から特異的にGABA放出能を欠損させた遺伝子改変マウスを解析し、AVP神経がGABA伝達を介してSCN回路の神経活動を制御し、適切な時間帯に動物の行動をオン・オフに切り替える役割を果たすことを明らかにした。in vivoマルチユニット記録法によりSCN回路の神経活動を観察すると、正常マウスでは昼に高く、夜に低い単峰性のリズムを示すが、改変マウスは夜にもピークが現れる二峰性のリズムを示し、マウスの自発行動はその神経活動が減弱する谷間の時間帯に現れることが分かった。この現象は２種類の振動子が同相同期から逆相同期へ変遷する過程として類推することができる。そのため、細胞集団の活動ではなく、個々の神経細胞の概日リズムパタンを観察する必要性が高まった。そこで、成体マウスの脳スライス標本において、穿孔型多点電極アレーを用いた多点記録を行い、個々のSCN神経の電気的活動を計測した。実験では24～48時間連続して一つの細胞由来の活動電位を計測した。野生型マウスにおいては昼の時間に活動を高める細胞が多く観察される一方で、改変マウスにおいては新たに逆位相で活動する細胞群も多く出現することが観察された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
穿孔型多点電極アレーを用いた多点記録法を構築し、成体マウスの脳スライス標本において、個々のSCN神経細胞の概日リズム活動を計測することができた。遺伝子改変マウスの解析も行い、野生型と異なる活動パタンを示す細胞群を観察することができた。しかし、オプトタギング法による細胞種の同定が十分に確立できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き多点記録法を用い、遺伝子改変マウスや、異なった明暗サイクル条件下で飼育されたマウスより摘出した脳スライス標本において、SCN神経細胞の活動を記録する。さらに、カルシウムイメージング法とパッチクランプ法を用いて、AVP⇔VIPの神経ペア間における神経伝達の機能的性質とその日内変動を明らかにする。
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