高等哺乳動物における脳情報動態の基盤構築形成機構の解明

• 研究領域: 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
• 研究課題/領域番号: 18H05119
• 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
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 河崎 洋志 金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 大脳皮質

研究実績の概要

大脳皮質は脳情報処理の中枢であり、ヒトに至る進化の過程で著しく発達してきた。従って、脳情報処理の基盤となる大脳皮質の神経回路の進化のプロセス、高等哺乳動物における大脳皮質神経回路の解析、およびその形成過程の解明は重要である。我々は、発達した大脳皮質を持つ食肉類哺乳動物フェレットを用いて、この問題にアプローチしてきた。ヒトやサルなどの形成過程の大脳皮質には、外側線維層(outer fiber layer)および内側線維層(inner fiber layer)という2つの線維層が存在することが知られていたが、マウスにはこの区分は見いだされておらず、投射先およびその形成過程については不明な点が多かった。我々はこれまでに、子宮内エレクトロポレーション法をフェレットに応用することに成功し、フェレットの大脳皮質での遺伝子発現を可能としてきた。そこで本研究では、フェレット大脳皮質神経細胞へGFPを導入し神経回路を可視化することにより、フェレット大脳皮質の線維層の解析を行った。その結果、ヒトやサルと同様にフェレットにも外側線維層と内側線維層が存在していることを見いだした。投射先を解析した結果、外側線維層は近隣の大脳皮質へ、内側線維層は対側大脳皮質もしくは皮質下へ投射していることが分かった。さらにマウスとフェレットとの比較解析により、これまで報告されていなかったマウスにも外側線維層および内側線維層に対応する線維層が存在すること、また進化の過程で外側線維層の量が著しく増加していることを見いだした。これらの研究の成果は、大脳皮質における脳情報動態や大脳皮質の進化プロセスの解明に繋がる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] INMED, Aix-Marseille University, INSERM(フランス)
• [雑誌論文] Glial cell type-specific gene expression in the mouse cerebrum using the piggyBac system and in utero electroporation (2021)
  • 著者名/発表者名: Hamabe-Horiike Toshihide、Kawasaki Kanji、Sakashita Masataka、Ishizu Chihiro、Yoshizaki Tomokazu、Harada Shin-ichi、Ogawa-Ochiai Keiko、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 4864-4864
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84210-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphorylation of GAP-43 T172 is a molecular marker of growing axons in a wide range of mammals including primates (2021)
  • 著者名/発表者名: Okada Masayasu、Kawagoe Yosuke、Sato Yuta、Nozumi Motohiro、Ishikawa Yuya、Tamada Atsushi、Yamazaki Hiroyuki、Sekino Yuko、Kanemura Yonehiro、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Kaneko Naoko、Sawamoto Kazunobu、Fujii Yukihiko、Igarashi Michihiro
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 14 号: 1 ページ: 66-66
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00755-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The expression of aristaless-related homeobox in neural progenitors of gyrencephalic carnivore ferrets (2021)
  • 著者名/発表者名: Maeyama Hiroki、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 26 ページ: 100970-100970
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2021.100970
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BMP signaling alters aquaporin-4 expression in the mouse cerebral cortex (2021)
  • 著者名/発表者名: Morita K., Matsumoto N., Saito K., Hamabe-Horiike T., Mizuguchi K., Shinmyo Y. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Scientific Reports
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization of the Retina in Intact Eyes of Mice and Ferrets Using a Tissue Clearing Method (2020)
  • 著者名/発表者名: Ye Yunyan、Dinh Duong Tung Anh、Saito Kengo、Shinmyo Yohei、Ichikawa Yoshie、Higashide Tomomi、Kagami Kyosuke、Fujiwara Hiroshi、Sugiyama Kazuhisa、Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: Translational Vision Science & Technology 巻: 9 号: 3 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1167/tvst.9.3.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Changes and Astrocyte Response of the Lateral Geniculate Nucleus in a Ferret Model of Ocular Hypertension (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujishiro Takashi、Honjo Megumi、Kawasaki Hiroshi、Asaoka Ryo、Yamagishi Reiko、Aihara Makoto
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 4 ページ: 1339-1339
  • DOI: 10.3390/ijms21041339
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Vivo Targeting of Neural Progenitor Cells in Ferret Neocortex by In Utero Electroporation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kalebic Nereo、Langen Barbara、Helppi Jussi、Kawasaki Hiroshi、Huttner Wieland B.
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 159 号: 159
  • DOI: 10.3791/61171
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The origin and development of subcortical U-fibers in gyrencephalic ferrets. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshino M, Saito K, Kawasaki K, Horiike T, Shinmyo Y, Kawasaki H.
  • 雑誌名: Mol Brain 巻: 13 号: 1 ページ: 37-37
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00575-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A discrete subtype of neural progenitor crucial for cortical folding in the gyrencephalic mammalian brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Naoyuki、Tanaka Satoshi、Horiike Toshihide、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: eLife 巻: 9
  • DOI: 10.7554/elife.54873
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel third mesh-like myometrial layer connects the longitudinal and circular muscle fibers -A potential stratum to coordinate uterine contractions- (2020)
  • 著者名/発表者名: Kagami Kyosuke, Ono Masanori, Iizuka Takashi, Matsumoto Takeo, Hosono Takashi, Sekizuka-Kagami Naomi, Shinmyo Yohei, Kawasaki Hiroshi, Fujiwara Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 8274-8274
  • DOI: 10.1038/s41598-020-65299-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neocortical Expansion Due to Increased Proliferation of Basal Progenitors Is Linked to Changes in Their Morphology (2019)
  • 著者名/発表者名: Kalebic Nereo、Gilardi Carlotta、Stepien Barbara、Wilsch-Br?uninger Michaela、Long Katherine R.、Namba Takashi、Florio Marta、Langen Barbara、Lombardot Benoit、Shevchenko Anna、Kilimann Manfred W.、Kawasaki Hiroshi、Wimberger Pauline、Huttner Wieland B.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 号: 4 ページ: 535-550.e9
  • DOI: 10.1016/j.stem.2019.02.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] YAP Activity Is Necessary and Sufficient for Basal Progenitor Abundance and Proliferation in the Developing Neocortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Kostic Milos、Paridaen Judith T.M.L.、Long Katherine R.、Kalebic Nereo、Langen Barbara、Gr?bling Nannette、Wimberger Pauline、Kawasaki Hiroshi、Namba Takashi、Huttner Wieland B.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 27 号: 4 ページ: 1103-1118.e6
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.03.091
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FGF Signaling Directs the Cell Fate Switch from Neurons to Astrocytes in the Developing Mouse Cerebral Cortex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Dinh Duong TA, Hoshiba Y, Saito K, Kawasaki K, Ichikawa Y, Matsumoto N, Shinmyo Y, Kawasaki H.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 39 号: 31 ページ: 6081-6094
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2195-18.2019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the Inner and Outer Fiber Layers in the Developing Cerebral Cortex of Gyrencephalic Ferrets. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Mizuguchi K, Horiike T, Dinh Duong TA, Shinmyo Y, Kawasaki H.
  • 雑誌名: Cereb Cortex. 巻: 29 号: 10 ページ: 4303-4311
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homeobox code model of heterodont tooth in mammals revised (2019)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu Yoshio、Egawa Shiro、Terashita Yukari、Kawasaki Hiroshi、Tamura Koji、Suzuki Kunihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 12865-12865
  • DOI: 10.1038/s41598-019-49116-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] YAP activity is necessary and sufficient for basal progenitor abundance and proliferation in the developing neocortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Kostic M., Paridaen J.T.M.L., Long K., Kalebic N., Langen B., Grubling N., Wimberger P., Kawasaki H., Namba T. and Huttner W.B.
  • 雑誌名: Cell Reports
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Investigations of the Development and Diseases of Cerebral Cortex Folding using Gyrencephalic Mammal Ferrets (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 41 号: 9 ページ: 1324-1329
  • DOI: 10.1248/bpb.b18-00142
  • NAID: 130007479897
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2018-09-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathophysiological analyses of leptomeningeal heterotopia using gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Naoyuki、Kobayashi Naoki、Uda Natsu、Hirota Miwako、Kawasaki Hiroshi
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 27 号: 6 ページ: 985-991
  • DOI: 10.1093/hmg/ddy014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correct laminar positioning in the neocortex influences proper dendritic and synaptic development (2018)
  • 著者名/発表者名: Martineau F. S., Sahu S., Plantier V., Buhler E., Schaller F., Fournier L., Chazal G., Kawasaki H., Represa A., Watrin F. and Manent J.-B.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 28 号: 8 ページ: 2976-2990
  • DOI: 10.1093/cercor/bhy113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Distribution and morphological features of microglia in the developing cerebral cortex of gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi K., Horiike T., Matsumoto N., Ichikawa Y., Shinmyo Y. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Neurochemical Research 巻: 43 号: 5 ページ: 1075-1085
  • DOI: 10.1007/s11064-018-2520-0
  • 説明: 掲載確定 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional evaluation of murine ovarian follicles using a modified CUBIC tissue clearing method. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kagami K., Shinmyo Y., Ono M., Kawasaki H. and Fujiwara H.
  • 雑誌名: Reproductive Biology and Endocrinology 巻: 16 号: 1 ページ: 72-72
  • DOI: 10.1186/s12958-018-0381-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞外小胞を介したシヌクレイン伝播機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河原 裕憲、奥野 龍禎、八杉 徹雄、佐藤 純、新明 洋平、河崎 洋志、望月 秀樹、華山 力成
  • 学会等名: 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] フェレット大脳皮質の外側放射状グリア増加と脳回形成におけるShhシグナルの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松本 直之, 田中 智, 堀池 俊秀, 新明 洋平, 河崎 洋志
  • 学会等名: 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] フェレット大脳におけるU-fiberの形成過程解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉野 真優子, 齋藤 健吾, 川崎 寛二, 堀池 俊秀, 新明 洋平, 河崎 洋志
  • 学会等名: 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] フェレットを用いた大脳皮質の形成と進化、異常病態の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第50回日本神経精神薬理学会年会・42回日本生物学的精神医学会年会・第4回日本精神薬学会総会・学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] マウスとフェレットを用いた大脳皮質の形成と進化のメカニズム解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第63回日本神経化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] フェレットとマウスを用いた大脳皮質の形成、進化と異常病態の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第61回日本神経病理学会総会学術研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 子宮内エレクトロポレーション法を用いた大脳皮質グリア細胞選択的な遺伝子操作 (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀池 俊秀、川崎 寛二、坂下正考、石津 千裕、新明 洋平、原田 真市、小川 恵子、河崎 洋志
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mechanisms underlying the formation and evolution of cortical folds (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H.
  • 学会等名: 遺伝研研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
  • 招待講演
• [学会発表] Uncovering the mechanisms underlying the formation of the cerebral cortex using gyrencephalic ferrets (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H
  • 学会等名: 19th HFSP Awardees Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] フェレットとマウスにおける形成期大脳皮質の神経線維層の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤健吾、水口敬司、堀池俊秀、Dinh Duong Tung Anh、新明洋平、河崎洋志
  • 学会等名: 第42回 日本神経科学大会
• [学会発表] Investigation of the mechanisms underlying gyrification of the cerebral cortex using gyrencephalic ferrets (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kawasaki, Yohei Shinmyo, Naoyuki Matsumoto
  • 学会等名: Annual Meeting for the Society of Neuroscience 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of fiber layers in the developing cerebral cortex of ferrets and mice (2019)
  • 著者名/発表者名: K. SAITO, K. MIZUGUCHI, T. HORIIKE, T. A. DINH DUONG, Y. SHINMYO, H. KAWASAKI
  • 学会等名: Annual Meeting for the Society of Neuroscience 2019
  • 国際学会
• [学会発表] フェレット大脳におけるU-fiberの形成過程解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉野 真優子、 齋藤 健吾、川崎 寛二、堀池 俊秀、新明 洋平、河崎 洋志
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2019
• [学会発表] Investigation of fiber layers in the developing cerebral cortex of ferrets and mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Kengo Saito, Keishi Mizuguchi, Toshihide Horiike, Tung Anh Dinh Duong, Yohei Shinmyo and Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: 第12回神経発生討論会
  • 国際学会
• [学会発表] FGF signaling directs the cell fate switch from neurons to astrocytes in the developing mouse cerebral cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Tung Anh Dinh Duong, Yoshio Hoshiba, Kengo Saito, Kanji Kawasaki, Yoshie Ichikawa, Naoyuki Matsumoto, Yohei Shinmyo and Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: 第12回神経発生討論会
  • 国際学会
• [学会発表] フェレットとマウスを用いた大脳皮質形成機構とその異常疾患病態の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Folding of the cerebral cortex requires Cdk5 in upper-layer neurons in gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinmyo, Y. Terashita, T.A. Dinh Duong, T. Horiike, M. Kawasumi, K. Hosomichi, A. Tajima, H. Kawasaki,
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] "Gyrification of the cerebral cortex requires FGF signaling in the mammalian brain" (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Matsumoto, Y. Shinmyo, Y. Ichikawa, H. Kawasaki
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Folding of the cerebral cortex requires Cdk5 in upper-layer neurons in gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinmyo Y, Terashita Y, Dinh Duong TA, Horiike T, Kawasumi M, Hosomichi K, Tajima A, Kawasaki H
  • 学会等名: 2018 Korean-Japan Joint Symposium on Neurodevelopment
  • 国際学会
• [学会発表] Uncovering the mechanisms underlying cortical folding using gyrencephalic ferrets (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H
  • 学会等名: Cortical Evolution 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Uncovering the mechanisms of cortical folding using gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H
  • 学会等名: Joint symposium of 10th Optogenetics Research Conference and Second International Symposium on Brain Information Dynamics 2018
  • 国際学会
• [学会発表] マウスとフェレットを用いた大脳皮質形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: イメージング数理研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Folding of the cerebral cortex requires Cdk5 in upper-layer neurons in gyrencephalic mammals (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Shinmyo, Yukari Terashita, Tung Anh Dinh Duong, Toshihide Horiike, Muneo Kawasumi,Kazuyoshi Hosomichi, Atsushi Tajima, Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] "Gyrification of the cerebral cortex requires FGF signaling in the mammalian brain" (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Matsumoto, Yohei Shinmyo, Yoshie Ichikawa, Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying the formation of the cerebral cortex in the mammalian brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: 沖縄科学技術大学院大学(OIST)ワークショップ
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高等哺乳動物フェレットを用いた大脳皮質の形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第91回日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Uncovering the mechanisms underlying cortical folding using gyrencephalic ferrets (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Meeting(Latest Advances in Development & Function of Neuronal Circuits)
  • 国際学会
• [学会発表] フェレットを用いた大脳皮質形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 神経発達・再生研究会（生理学研究所研究会）
  • 招待講演
• [学会発表] フェレットを用いた高等哺乳動物の大脳皮質形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 研究推進機構総合研究院 脳学際研究部門 第2回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] フェレット大脳皮質の形成期における神経線維層の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 斎藤健吾,水口敬司, 堀池俊秀,Tung Anh Dinh Doung, 新明洋平, 河崎洋志
  • 学会等名: 第41回分子生物学会年会
• [学会発表] フェレットとマウスを用いた大脳皮質の形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: シナプス研究会（生理研研究会）
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of the inner and outer fiber layers in the developing cerebral cortex of gyrencephalic ferrets (2018)
  • 著者名/発表者名: 斎藤健吾,水口敬司, 堀池俊秀,Tung Anh Dinh Doung, 新明洋平, 河崎洋志
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会Circuit construction in the mammalian brain
• [図書] 生理学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志（和田 隆志、奈良 信雄編）
  • 総ページ数: 169
  • 出版者: 医歯薬出版
  • ISBN: 426322373X
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/
• [備考] ResearchMap
  • URL: https://researchmap.jp/hiroshikawasaki
• [備考] 河崎研究室ホームページ
  • URL: http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/