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発達期マウス脊髄におけるフィードバック回路の結合様式と機能発達

公募研究

研究領域メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
研究課題/領域番号 23115502
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
研究機関筑波大学

研究代表者

西丸 広史  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (20302408)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード神経科学 / 生理学 / 脳・神経
研究実績の概要

本研究では、運動出力を司る脊髄の神経回路において、筋を興奮させる運動ニューロンとその活動を調節する抑制性ニューロンの機能結合は不可欠であると考えられている。しかし、これまで一つの筋を支配する運動ニューロン群とその 活動を制御する個々の抑制性ニューロンとの詳細な結合様式はほとんど明らかにされていない。本研究では遺伝 子改変マウスを用いて、この回路が形成される胎生期から新生児期において、神経生理学と組織形態学、そして 光遺伝学を組み合わせることで、1)運動ニューロンと直接結合し、ネガティブフィードバック回路を形成するRenshaw細胞との結合様式の発達メカニズム、および2)脊髄前角のGABA作動性ニューロンの機能的成熟過程を明らかにすることを目的とした。その結果、Renshaw細胞は細胞体の近傍に局在する運動ニューロン群から興奮性入力を受けていること、Renshaw細胞の多くのものが吻尾方向の広範囲にその軸索が伸展していることを明らかにした。またRenshaw細胞とは別の、腰髄腹外側に局在する新規のGABA作動性の抑制性脊髄介在神経細胞のグループ(ventrolaterally located GABAergic neurons; VL-GN)を同定した。このニューロン集団は歩行運動様リズム活動の際、特に屈筋/伸筋の活動の移行期に発火した。さらに、リズム形成回路網は吻側腰髄にそのコアとなるニューロンが局在していると考えられているが、VL-GNは吻側に局在しているものの方が尾側のものよりも強いリズミックな活動を示していた。また、これらの神経細胞はその軸索を脊髄同側の細胞体の近傍に投射しており、腰髄の局所回路による屈筋・伸筋の活動パターン形成に深く関与していることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 歩行運動発現における脊髄抑制性ニューロンの役割2012

    • 著者名/発表者名
      西丸広史
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 30 ページ: 1371-1374

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] 西丸広史、「哺乳類脊髄神経回路網の作動機序と機能発達」2012

    • 著者名/発表者名
      西丸広史
    • 雑誌名

      ブレインサイエンス・レビュー2012

      ページ: 83-106

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Locomotor-related activity of GABAergic interneurons localized in the ventrolateral region in the isolated spinal cord of neonatal mice2011

    • 著者名/発表者名
      Nishimaru H, Sakagami H, Kakizaki M, Yanagawa Y
    • 雑誌名

      J Neurophysiol

      巻: 106(4) 号: 4 ページ: 1782-1792

    • DOI

      10.1152/jn.00385.2011

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マウス脊髄運動中枢における抑制性介在ニューロンの機能と発達分化2012

    • 著者名/発表者名
      西丸広史
    • 学会等名
      第35回日本神経科学会大会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CPG研究の現状と展望: これまでにわかっていること・わかっていないこと2012

    • 著者名/発表者名
      西丸広史
    • 学会等名
      第6回Motor Contol 研究会
    • 発表場所
      岡崎市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unravelling the neuronal mechanism of the spinal locomotor network -what we learn from hopping mice-2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishimaru
    • 学会等名
      International Symposium on Organization and Function of the Nervous System
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス新生児脊髄腹側において同側に投射する抑制性ニューロンの機能的・形態学的解析2011

    • 著者名/発表者名
      西丸広史, 他
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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