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前頭皮質の動的経路変更機構

公募研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 15H01456
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関生理学研究所

研究代表者

川口 泰雄  生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 教授 (40169694)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2015年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード前頭皮質 / 錐体細胞 / サブタイプ / 発生 / スパイン / FS細胞 / パルブアルブミン / 抑制性結合
研究実績の概要

前頭皮質5層には他皮質領野と皮質下領域へ投射する錐体細胞がある。その主要なサブタイプは橋核等の脳幹・脊髄へ投射する錐体路細胞(pyramidal tract細胞、PT細胞)と、対側皮質へ投射する交連細胞(commissural細胞、COM細胞)である。私たちは、これら二つの並列出力は時間的に異なる情報を基底核の線条体に伝え、固有の局所結合選択性・シナプス伝達特性を使って、線条体出力に異なる影響を与えるという仮説を提案している。この並列出力系の機能理解を目指して、錐体細胞サブタイプの発生様式の違いを明らかにした上で、それを利用したサブタイプ選択的操作を考えている。そこで先ず、子宮内電気穿孔法を使って発生期の錐体細胞を標識し、サブタイプごとの発生時期を特定するとともに、蛍光標識された軸索の伸長様式を解析した。PT細胞・COM細胞の同定には、サブタイプ選択的に発現する転写因子であるCtip2とSatb2をマーカーとして用いた。その結果、5層錐体細胞はいずれも皮質板への移動中に中間帯で軸索を形成することがわかった。さらに、軸索の伸長方向は外側または内側の2者択一であること、外側伸長が内側伸長よりも先に現れることがわかった。これら初期軸索伸長パターンはマーカー発現からそれぞれ将来の錐体路投射と交連線維に対応すると考えられた。また、両者の切換えは深層細胞の産生時期に起こり、同じ5層内でもPT細胞がよりCOM細胞より早い時期に誕生のピークを迎えることがわかった。以上より、錐体細胞は初期軸索伸長方向から、先に生じる外側投射と後から生じる内側投射細胞の2グループに分類でき、それぞれPT、COM細胞に分化していくことがわかった。私たちは5層のPT細胞とCOM細胞は微小回路における役割が異なることを明らかにしてきたが、発生学的な点からもこれらは異なるグループに属することが分かった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 15件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Institute of Neuroscience and Medicine(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] South Valley University(Egypt)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Cortical divergent projections in mice originate from two sequentially generated, distinct populations of excitatory cortical neurons with different initial axonal outgrowth characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y, Namikawa T, Yamauchi K, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: 26 ページ: 2257-2270

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective thalamic innervation of rat frontal cortical neurons.2016

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu N, Ueta Y, Mohamed AA, Hatada S, Fukuda T, Kubota Y, Kawaguchi, Y
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 26 号: 6 ページ: 2689-2701

    • DOI

      10.1093/cercor/bhv124

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional effects of distinct innervation styles of pyramidal cells by fast spiking cortical interneurons2015

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y, Kondo S, Nomura M, Hatada S, Yamaguchi N, Mohamed AA, Karube F, Luebke J, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 4

    • DOI

      10.7554/elife.07919

    • NAID

      120005997706

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computing reward prediction error: an integrated account of cortical timing and basal-ganglia pathways for appetitive and aversive learning2015

    • 著者名/発表者名
      Morita K, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci

      巻: 42 号: 4 ページ: 2003-2021

    • DOI

      10.1111/ejn.12994

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temporal structure of neuronal activity among cortical neuron subtypes during slow oscillations in anesthetized rats2015

    • 著者名/発表者名
      Ushimaru M, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 35 号: 34 ページ: 11988-12001

    • DOI

      10.1523/jneurosci.5074-14.2015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 前頭皮質における錐体細胞と抑制スタイルの多様性2017

    • 著者名/発表者名
      川口泰雄
    • 学会等名
      第12回日本統合失調症学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synapse density and estimated number on various neurons of the rat frontal cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Sekigawa A, Mohamed AA, Kondo S, Karube F, Tanaka Y, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pyramidal cell diversity and inhibition styles in the frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Y,Morishima M
    • 学会等名
      International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
    • 発表場所
      同志社大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plexin A2/A4-Semaphorin 6A signaling is involved in termination of migration for uppermost layer neurons in the mouse cerebral cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y,Kawasaki T,Hirata T,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
    • 発表場所
      同志社大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-03-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synapses from fast-spiking GABAergic neurons are tuned to specific postsynaptic target domains2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Y,Kubota Y
    • 学会等名
      新学術領域「大脳新皮質構築」終了公開国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-02-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PlexinA2/A4 signaling is necessary for proper termination of migration for uppermost part of layers 2/3 neurons in the mouse cerebral cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y,Kawasaki T,Hirata T,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      新学術領域「大脳新皮質構築」終了公開国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-02-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An excitatory and inhibitory synapse density on various neurons in the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Sekigawa A,Mohamed AA,Kondo S,Karube F,Tanaka Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      EMBO Dendrites 2016 meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GABAergic inputs to spine of striatal medium spiny neuron2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Proper termination of migration for uppermost part of layers 2/3 neurons requires PlexinA2/A4-Semaphorin6A signaling in the mouse cerebral cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y,Kawasaki T,Kawaguchi Y,Hirata T
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Corticocortical cell diversity in superficial layers of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Ueta Y,Hirai Y, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Distinct thalamocortical inputs mediate learning and execution of self-initiated movement2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka YH, Tanaka YR,Hira R,KondoM,Terada S,Kawaguchi Y,Matsuzaki M
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Activity of dopamine D2 receptor-expressing striatal neurons during decision-making task2016

    • 著者名/発表者名
      Nonomura S,Yamanaka K,Nishizawa K,Kobayashi K, Sakai Y,Kawaguchi Y,Nambu A,Isomura Y,Kimura M
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Morishima M, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GABAergic/non-GABAergic synaptic inputs to striatal medium spiny neurons2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      46th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Layer 5 GABAergic Circuits in the Frontal Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Oscillatory Activities in the Cortical Networks2016

    • 著者名/発表者名
      Otsuka T, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Morishima M, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conserved dimensions of dendritic trees in cortical pyramidal cell2016

    • 著者名/発表者名
      Mohamed AA, Yamaguchi N, Hatada S,Luebke J, Kawaguchi Y, Kubota Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits -
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質パルブアルブミン細胞の歴史と謎2015

    • 著者名/発表者名
      川口泰雄
    • 学会等名
      生理研研究会「行動システム脳科学の新展開」
    • 発表場所
      生理学研究所(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] An excitatory and inhibitory synapse density on various nonpyramidal cells in the rat cerebral cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Sekigawa A,Hatada S,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • 発表場所
      The Himeji Chamber of Commerce and Industry(Himeji, Hyogo)
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Temporal organization of pyramidal neuron output to the striatum2015

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Y
    • 学会等名
      International Symposium on Prediction and Decision Making 2015
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional effects of distinct innervation styles of pyramidal cells by fast spiking cortical interneurons2015

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Kondo S,Nomura M,Hatada S,Yamaguchi N,Mohamed AA,Karube F,Luebke J,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      45th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      McCormick Place (Chicago, USA)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-compartmental models of corticopontine- and crossed corticostriatal neurons of rat frontal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Kondo M,Morishima M,Kawaguchi Y,Morita K
    • 学会等名
      11th Bernstein Conference 2015
    • 発表場所
      Neue Universitaet (Heidelberg, Germany)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Correlative light and electron microscopy of brain tissue using two-photon microscope and FIB/SEM2015

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Villa KL,Berry KP,Subramanian J,Cha JW,So PT,Nedivi E,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2015
    • 発表場所
      Oregon Convention Center (Portland, USA)
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 徐波振動における前頭皮質ニューロンの発火時系列2015

    • 著者名/発表者名
      牛丸弥香、川口泰雄
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Interaction between two types of pyramidal cells and GABAergic cells in the layer 5 of the frontal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      森島美絵子、川口泰雄
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Conserved morphology of dendritic trees in cortical pyramidal cell2015

    • 著者名/発表者名
      Mohamed AA,Kubota Y,Kondo S,Yamaguchi N,Hatada S,Nomura M,Younes HA,Tanaka YR,Abdalla KEH,Luebke J,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 生理学研究所大脳神経回路論研究部門

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/circuit/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-12-17  

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