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スクラップ&ビルドによる発達期の神経回路形成とその破綻

公募研究

研究領域スクラップ&ビルドによる脳機能の動的制御
研究課題/領域番号 17H05735
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
研究機関群馬大学

研究代表者

林 朗子 (高木朗子)  群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (60415271)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワードDISC1 / シナプス / AMAP/NMDA比 / 巨大スパイン / 統合失調症 / 2光子励起イメージング / アンケージング / カルシウムイメージング / 神経発火 / 樹状突起スパイン / ストレス応答 / 2光子励起顕微鏡
研究実績の概要

DISC1 KDマウスやカルシニューリンKOマウスなどの統合失調症モデルマウスを神経発達後期から成体期にかけてin vivo 2光子励起イメージングを行い、実際に脳内で生じているスパイン動態を可視化・定量した。DISC1 KDマウスでは神経発達期の過剰なシナプス刈り込み現象とともに巨大なスパインが出現し、成体期には精神疾患様行動異常が観察された。カルシニューリンKOマウスにおいても巨大スパインの出現は有意に高いことが検出された。スパイン体積分布とともに神経発火パターンを計測し、その目的によりGCaMP6fによるCa2+イメージング、ホールセル記録およびセル・アタッチ記録を使い分け、単一シナプスレベルでのAMPA-EPSC/NMDA-EPSC比、樹状突起イベント、活動電位などのデータを採取した。具体的には、マウス前頭野を標的として子宮内穿孔法で大脳皮質II/III層の錐体細胞に各種遺伝子を導入し、生後60日のマウスより前頭前野(PL領域)を含む冠状断急性スライスを作成し、グルタミン酸アンケージング法による単一スパイン刺激を行い、EPSCをホールセルパッチクランプ法により記録し、巨大スパインのNMDA-EPSC/AMPA-EPSC比を求めた。またCa2+イメージングとホールセル記録を併用し、巨大スパインを有する樹状突起における樹状突起イベントと活動電位の発生に関しても定量的なデータを採取した。また巨大スパインの発生が有意に多いDISC1コンデショナルノックアウトマウスの行動解析は、多くのデータを採取した。このように神経発達後期に生じるシナプスのスクラップ&ビルドの障害が(巨大スパインのビルド)、精神疾患モデルマウスで生じている知見を得た。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Synaptic functions and their disruption in schizophrenia: From clinical evidence to synaptic optogenetics in an animal model2019

    • 著者名/発表者名
      Kisho Obi-Nagata, Yusuke Tenma, Akiko Hayashi-Takagi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy, Ser. B

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 増大特集 記憶と忘却に関わる脳のしくみ-分子機構から健忘の症候まで 学習・記憶の細胞基盤-シナプス・アンサンブルを可視化・操作する技術の創出2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 壮泰、宮本 成美、千葉 久実、小尾 紀翔、林(高木) 朗子
    • 雑誌名

      BRAIN and NERVE

      巻: 70 号: 7 ページ: 713-721

    • DOI

      10.11477/mf.1416201072

    • ISSN
      1344-8129, 1881-6096
    • 年月日
      2018-07-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical Landscape for Tissue Clearing Based on Hydrophilic Reagents.2018

    • 著者名/発表者名
      Tainaka K, Murakami TC, Susaki EA, Shimizu C, Saito R, Takahashi K, Hayashi-Takagi A, Sekiya H, Arima Y, Nojima S, Ikemura M, Ushiku T, Shimizu Y, Murakami M, Tanaka KF, Iino M, Kasai H, Sasaoka T, Kobayashi K, Miyazono K, Morii E, Isa T, Fukayama M, Kakita A, Ueda HR.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 24 号: 8 ページ: 2196-2210

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.07.056

    • NAID

      120006542018

    • 関連する報告書
      2018 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] Calcineurin knockout mice show a selective loss of small spines2018

    • 著者名/発表者名
      Okazaki H, Hayashi-Takagi A, Nagaoka A, Negishi M, Ucar H, Yagishita S, Ishii K, Toyoizumi T, Kasai H
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 671 ページ: 99-102

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2018.02.006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increased EphA4-ephexin1 signaling in the medial prefrontal cortex plays a role in depression-like phenotype.2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang JC, Yao W, Qu Y, Nakamura M, Dong C, Yang C, Ren Q, Ma M, Han M, Shirayama Y, Hayashi-Takagi A, Hashimoto K
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07325-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光によるマウスを用いた精神神経疾患の病態解析2017

    • 著者名/発表者名
      小尾紀翔、林(高木)朗子
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 68 ページ: 486-487

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 学習・記憶の細胞基盤:シナプス・アンサンブル2017

    • 著者名/発表者名
      小尾紀翔、白井福寿、林(高木)朗子
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 89 ページ: 546-550

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Systemic response as a causal/exacerbating factor for psychiatric disorders2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi A
    • 学会等名
      日本生理学会(日本、高松)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of innovative wide-view mapping of synaptic ensemble in the psychiatric model2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi A
    • 学会等名
      日本生理学会(日本、高松)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精神疾患の神経回路異常の解明にむけた革新的な機能的コネクトミクス法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      林(高木)朗子
    • 学会等名
      第1回三融会・武田神経科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精神疾患の神経回路異常の解明にむけた機能的コネクトミクス法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      林(高木)朗子
    • 学会等名
      九州大学・大学院セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] (女性)研究者として2018

    • 著者名/発表者名
      林(高木)朗子
    • 学会等名
      前橋女子高校、スーパーサイエンススクール出前授業
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 青い光で記憶を消す~心の仕組みとその基盤~2017

    • 著者名/発表者名
      林(高木)朗子
    • 学会等名
      第49回藤田学園医学会シンポジウ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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