| 研究課題/領域番号 |
23K21351
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02592 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46020:神経形態学関連
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| 研究機関 | 順天堂大学 |
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研究代表者 |
日置 寛之 順天堂大学, 医学部, 教授 (00402850)
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| 研究分担者 |
田中 琢真 滋賀大学, データサイエンス学系, 准教授 (40526224)
古田 貴寛 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (60314184)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 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)
2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | 神経回路 / シナプス結合則 / 抑制性神経細胞 / 大脳新皮質 / マウス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大脳新皮質は比較的均一なカラム構造から構成され、そのカラム構造は皮質全体に一貫した基本単位であると考えられてきた。しかし一方で、各皮質領野の形態学的特性は異なり、大脳新皮質の構造は不均一であるようにも見える。大脳新皮質の構造には真にグランドデザインとでもいうべき構造原理が存在するのだろうか？
高次機能発現や各種神経・精神疾患と深い関連がある抑制性の皮質GABA細胞をターゲットにして、シナプスレベルの空間解像度でGABA細胞が構成する神経回路構造を解析する。そして、GABA細胞ネットワーク構造という観点から大脳新皮質の均一性と不均一性を統べる新規コンセプトの確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、高次機能発現や各種神経・精神疾患と深い関連があるGABA細胞に注目し、普遍的な抑制性神経回路と特異的な抑制性神経回路を抽出し、ネットワーク構造という観点から大脳新皮質の均一性と不均一性を統べる新規コンセプトを確立することを目的としている。令和4年度は以下の課題に取り組んだ。
(1) S1におけるSOM発現細胞への各種シナプス入力解析：SOM発現細胞に対する各種シナプス入力を明らかにし、S1におけるGABA細胞ネットワーク構造の全貌をシナプスレベルの解像度で同定する解析法のパイプラインを策定した。S1において、SOM発現細胞に対するシナプス入力を解析したところ、部位特異性があることが判明した。さらに特徴的なシナプス結合パターンを見出しており、生理学的な手法を用いてシナプス結合様式の意義を探る実験系の開発に着手している。
(2) M1におけるSOM発現細胞への各種シナプス入力解析：M1におけるシナプス結合解析も着手したが、より効率的な解析法の確立に努めたい。
(3) M1 PV発現細胞への各種シナプス入力解析：2021年度までに、皮質からの興奮性入力、視床からの興奮性入力、皮質からの抑制性入力、さらに抑制性入力を細胞種別で解析した。S1とM1におけるシナプス入力パターンの相同性と相違性について新たな所見を見出しており、サンプルス数を増やして検証を進めているところである。なお、数理モデル構築についても引き続き取り組んでいく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
理由：シナプス結合解析が順調に進み、これまでに報告されていない、特徴的なネットワーク構造が存在することが示唆された。また、関連技術について論文を複数ほうこくしており、研究課題は順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
大脳新皮質は比較的均一なカラム構造から構成され、そのカラム構造は皮質全体に一貫した基本単位であると考えられてきた。しかし一方で、各皮質領野の層構造や各種神経細胞の分布など形態学的特性は異なり、大脳新皮質の構造は不均一であるようにも見える。大脳新皮質の構造には真にグランドデザインとでもいうべき構造原理が存在するのだろうか？この問いに答えるべく、本研究課題では、皮質GABA細胞が構成する神経回路構造を対象に、① 皮質全体に共通する普遍的な抑制性神経回路と ② 皮質領野毎に異なる特異的な抑制性神経回路を解明する。令和5年度は、以下の研究項目を実施する。
(1) S1 SOM発現細胞への各種シナプス入力解析：2021年度までに形態解析の主要な部分は終了している。これまでに発見した特徴的なシナプス入力パターンについて、生理学的手法（イメージングなど）による解析を試みていく。
(2) M1 SOM発現細胞への各種シナプス入力解析： M1におけるシナプス入力解析を進めているが、更なる効率化を目指す。具体的には「多重標識イメージング法」や「高速かつ高解像イメージング法」などを確立し、スループットの向上を目指す。
(3) M1 PV発現細胞への各種シナプス入力解析：電気生理学的手法では発見されていない、特徴的なシナプス結合様式を同定している。さらに別の手法を用いてシナプス結合パターンを解析し、多角的な視点から検証を進める。
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