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失われていくシナプスにおけるシナプス伝達能喪失過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K19367
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分46:神経科学およびその関連分野
研究機関京都大学 (2023)
東京女子医科大学 (2022)

研究代表者

緑川 光春  京都大学, 医学研究科, 教授 (60632643)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード神経回路 / シナプス / 開口放出 / 電気生理学 / イメージング / 電気生理 / 神経回路発達
研究開始時の研究の概要

神経回路の発達初期にはシナプス形成が過剰に行われ、この時期に形成されたシナプスのおよそ40‐50%が発達に伴って失われて成熟した神経回路が形成される。しかしこれらの失われていくシナプスに関して、失われるまでにどのようにシナプス伝達機能が変化して最終的にシナプス伝達能が失われるのか、という根源的な疑問は驚くべきことにほとんど分かっていない。本研究は失われるシナプスのシナプス前部である軸索終末部を「実際に失われる前から」選択的に標識し、ここに高度な電気生理学的手法を適用することで、失われるシナプスにおいてシナプス伝達能がどのような原因・順序で失われていくのかを明らかにすることを目指すものである。

研究成果の概要

生後発達初期に過剰に形成されたシナプスは、その後の発達過程において40-50%が失われてしまうことが知られている。この際に失われていくシナプスに関して、それらが失われるまでにどのようにシナプス伝達が変化するのかを解明することを目的として研究を行った。電気生理学実験により、将来的に失われるシナプス前終末では神経伝達物質の開口放出に不可欠なカルシウムチャネルが著しく少ないことを示す結果を得た。また、超解像蛍光顕微鏡を用いた分子形態解析により、将来的に失われるシナプス前終末では、生き残るシナプス前終末で形成される開口放出部位とカルシウムチャネルとの整然とした位置配列が成立しない可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

神経回路は発達・経験依存的に改編されることが知られており、適切な改編が高次脳機能の発達に重要であるとともに、不適切な改編は精神・運動疾患などの原因となることが示唆されている。したがって、神経回路の接続部であるシナプスが除去されるメカニズムを理解することは、神経回路の不適切な改編による精神・運動疾患の発症機序の理解やその予防・治療へも繋がりうる重要な基礎研究である。申請者の研究成果は将来的に生き残るシナプスと除去されるシナプスの間の相違点についてその一端を明らかにしたものであり、大きな学術的意義がある。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 その他

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

  • [雑誌論文] Editorial: Functional and molecular insights of neural circuit adaptation, refinement, and remodeling2023

    • 著者名/発表者名
      Walter Alexander、Uesaka Naofumi、Midorikawa Mitsuharu
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 17

    • DOI

      10.3389/fncel.2023.1213640

    • 関連する報告書
      2023 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] Pathway-specific maturation of presynaptic functions of the somatosensory thalamus.2022

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Midorikawa
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 181 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.04.008

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developmental and activity-dependent modulation of coupling distance between release site and Ca2+ channel.2022

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Midorikawa
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: eCollection 2022.

    • DOI

      10.3389/fncel.2022.1037721

    • 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
  • [学会発表] Morphological and functional developments of neural circuits at the somatosensory thalamus2024

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Midorikawa
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-resolution imaging of the presynaptic active zone at the developing somatosensory thalamus.2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Midorikawa, Hirokazu Sakamoto and Mariko Miyata
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional and morphological changes of the presynapse at the developing somatosensory thalamus.2022

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Midorikawa and Mariko Miyata
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] ブレインサイエンス・レビュー20242024

    • 著者名/発表者名
      松田 憲之、南本 敬史、難波 隆志 他
    • 総ページ数
      216
    • 出版者
      アドスリー
    • ISBN
      9784910513195
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000002617

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 東京女子医科大学 医学部 生理学 (神経生理学分野)ホームページ

    • URL

      https://www.twmu.ac.jp/neurophysiology/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2025-01-30  

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