| 研究課題/領域番号 |
22K19360
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分46:神経科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
川口 真也 京都大学, 理学研究科, 教授 (00378530)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | シナプス / 膜電位イメージング / 軸索 / 樹状突起 / パッチクランプ / Ca2+チャネル / シミュレーション / 神経細胞 / 可塑性 / 活動電位 / 受容体 / イメージング / 興奮伝導 / 長期可塑性 / アンケージング / 膜興奮性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、軸索での情報の流れが多方向化する新規可塑性を同定し、その分子機構を解析する。特に、記憶・学習に寄与するシナプス可塑性が顕著に起こる小脳プルキンエ細胞に焦点をあてて、軸索の電気的活動を捉える膜電位蛍光イメージングと直接パッチクランプ記録を駆使し、軸索終末が活動依存的に機能変化して入力を受容する能力を獲得する分子メカニズムと機能的な役割を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
全か無の法則で説明される高信頼性の神経軸索における活動電位伝導による情報の伝わり方が、活動に依存して変化すること、およびその結果として終末部からのシナプス出力が動的に変化することを明示し、さらにはそのメカニズムを明らかにすることを目指して研究を進めてきた。
本研究により、小脳抑制性介在神経細胞やプルキンエ細胞において、活動依存的あるいは細胞内シグナルの変化により活動電位伝導や終末部のCaチャネルの状態が変化し、シナプス出力が動的に調節されることを明らかにした。また想定外の研究展開として、膜電位蛍光イメージング技術を向上させ、海馬錐体細胞の樹状突起でユニークな膜電位変化の非線形増幅を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
個々の神経細胞における情報処理は、脳神経系での情報処理の最も根幹をなす重要な要素であるが、技術的限界のためにあいまいな理解のままであった。本研究では、その困難を乗り越える技術的な発展を蛍光イメージングと精細な電気生理学実験を駆使して実現し、神経細胞のユニークな情報演算および修飾メカニズムを複数同定することに成功した。
こうした学術的成果は、現代社会が抱える様々な神経系のはたらきの不調の理解やその対処法を模索するための基礎的な知見を整備する意義があり、また得られた技術的な進展が今後の脳神経系の基礎および応用面で広範な波及効果を発揮する可能性を有している。
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