• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

小脳登上線維のスクラップ&ビルド過程における機能変化の直接記録による解析

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 19H04750
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
研究機関京都大学

研究代表者

川口 真也  京都大学, 理学研究科, 教授 (00378530)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードシナプス / 登上線維 / 軸索終末 / パッチクランプ / プルキンエ細胞 / 刈り込み / 小脳 / 短期可塑性 / Caチャネル
研究開始時の研究の概要

中枢神経系におけるシナプスのスクラップ&ビルドは、記憶・学習など動物の適応行動を実現する神経回路の基盤と考えられる。そのモデルとして、小脳登上線維からプルキンエ細胞への過剰投射を1本に選別する刈り込み過程が精力的に解析されてきた。しかし、その劇的な形態変化を伴う登上線維のスクラップ&ビルドの際に、いかなる機能変化が起こるのかについては理解が進んでいない。本研究では、代表者が最近成功した小脳登上線維から直接パッチクランプ記録する高度な実験技術を用いて、登上線維のスクラップ&ビルド過程におけるシナプス前部の機能変化を詳細なメカニズムとともに明らかにする。

研究実績の概要

シナプスのスクラップ&ビルドは、記憶・学習など動物の適応行動を実現する神経回路の基盤と考えられる。その中枢神経系におけるモデルとして、小脳登上線維からプルキンエ細胞への過剰投射を1本に選別する刈り込み過程が精力的に解析されてきた。しかし、そのシナプスのスクラップ&ビルド過程において、最も劇的な形態変化を示す登上線維でいかなる機能変化が起こり軸索・シナプス前部の縮退が実現するのかについては、ほとんど理解が進んでいない。これは、軸索・シナプス前部が1ミクロン程の微小構造であるため、直接的な機能計測が困難であることが主因である。そこで本研究では、小脳登上線維から直接パッチクランプ記録する離れ業を利用し、登上線維のスクラップ&ビルド過程におけるシナプス前部の機能変化を明らかにすることを目指した。
本年度実施した研究により、小脳スライス標本の登上線維軸索とそのシナプス後プルキンエ細胞を顕微鏡下で探索して同時に直接パッチプランプ法を適用し、シナプス前部のCa流入と細胞膜容量など機能計測すると同時にシナプス後シナプス伝達応答を記録した。その際に、シナプス前登上線維とシナプス後プルキンエ細胞を同時に蛍光標識できるようになり、両者の形態を機能と合わせて調べ、シナプスの発達状況と機能特性の相互関係を解析した。こうした高度な実験から、これまで間接的に推測されてきた登上線維終末における極めて高い伝達物質放出確率が実証され、それにより連続刺激時に即時放出可能なシナプス小胞が枯渇することで短期抑圧が起こることが高精度に証明できた。一方で、シナプス前膜容量とシナプス後部応答の両者で推定した小胞枯渇からの回復過程に、明確な差が認められたため、連続刺激時にシナプス後部応答が抑圧される際に、シナプス前部の小胞枯渇とは異なる成分の存在が示唆された。現在、これらの結果を論文公刊すべく、準備を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS/Universite de Paris(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] IIBCE(ウルグアイ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of spatially segregated IP3-producing pathways on spike generation and transmitter release in Purkinje cell axons2020

    • 著者名/発表者名
      Gomez Laura C.、Kawaguchi Shin-ya、Collin Thibault、Jalil Abdelali、Gomez Maria del Pilar、Nasi Enrico、Marty Alain、Llano Isabel
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 号: 20 ページ: 11097-11108

    • DOI

      10.1073/pnas.2000148117

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic Factors for Transmitter Release at Small Presynaptic Boutons Revealed by Direct Patch-Clamp Recordings2019

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Shin-ya
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 13 ページ: 269-269

    • DOI

      10.3389/fncel.2019.00269

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial: Control of Presynaptic Function by Axonal Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Trigo Federico F.、Kawaguchi Shin-ya
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 13 ページ: 543-543

    • DOI

      10.3389/fncel.2019.00543

    • NAID

      120006841667

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 海馬神経細胞における興奮性シナプス入力の方向依存的調節の膜電位イメージングによる可視化2021

    • 著者名/発表者名
      森田 雅登、川口 真也
    • 学会等名
      第98回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 膜電位感受性蛍光プローブを用いた神経活動の時空間解析2020

    • 著者名/発表者名
      森田 雅登、平野 丈夫、川口 真也
    • 学会等名
      第72回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Spatio-temporal integration of synaptic inputs in hippocampal neurons studied by membrane potential imaging2020

    • 著者名/発表者名
      森田 雅登、平野 丈夫、川口 真也
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 海馬神経細胞におけるシナプス入力統合の膜電位イメージングによる時空間解析2020

    • 著者名/発表者名
      森田雅登、平野丈夫、川口真也
    • 学会等名
      第97回 日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 生体の科学 [特集]小脳研究の未来2021

    • 著者名/発表者名
      川口 真也
    • 出版者
      公益財団法人金原一郎記念医学医療振興財団/医学書院
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究代表者の研究室HP

    • URL

      http://www.nb.biophys.kyoto-u.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi