統合失調症モデルにおける神経回路の動作原理

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 25110732
• 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 (2014); 基礎生物学研究所 (2013)
• 研究代表者: 和氣 弘明 生理学研究所, 発達生理学研究系, 准教授 (90455220)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 統合失調症 / 学習 / 髄鞘 / オリゴデンドロサイト / 学習障害

研究実績の概要

近年、統合失調症患者のスクリーニングで、統合失調症患者では髄鞘関連タンパク質の発現変化を認めることがわかっている。そこで本研究課題では統合失調症モデルであるSchnurri2-KO(Sch2KO)マウスを用いてその神経回路基盤を明らかにし、髄鞘の恒常性に異常を認めるマウス(PLP-tg)との相関を検討することによって、学習行動異常の原因を明らかにすることを目的とした。まずSch2KOマウスに対して前肢レバー引きによる水報酬課題を行わせるも学習が成立しないため、覚醒下での神経細胞活動及び麻酔下での神経細胞活動を第一次運動野で比較した。覚醒下、麻酔下での神経細胞活動の細胞間での相互相関は発火数の減少に関わらず一定であるが、Sch2KOでは覚醒下での細胞活動の相互相関が有意に低いことがわかった。これらの細胞活動の相互相関活動の意義を考えるため、また学習行動異常の神経回路基盤をより詳細に検討するためにPLP-tgに対して前肢レバー引きによる水報酬タスクを運動学習課題とし、２週間連日でマウスに行わせた。正常群に比し、PLP-tgでは初期の成功率は差を認めないが後期の施行率は低かった。そこで２光子顕微鏡下でカルシウム感受性蛍光タンパク質を導入したマウスに運動学習を行わせ、運動学習中の神経活動を蛍光輝度変化として捉え、第一次運動野2/3層の活動パターンを数理学的に解析した。PLP-tgでは訓練期間を通してレバー引きとは関係のない神経細胞活動（自発活動）が認められた。またこれらの自発活動に相互相関は認めなかった。さらにこの自発活動の高い細胞は入れ替わりながら領域全体の自発活動の高さを維持するのに寄与することがわかった。これらの結果から行動に関連した細胞間の相関した活動が隔週に寄与することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Never-resting microglia: physiological roles in the healthy brain and pathological implications. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sierra A, Tremblay ME, Wake H.
  • 雑誌名: Front Cell Neuroscience 巻: Aug 15;8 ページ: 240-240
  • DOI: 10.3389/fncel.2014.00240
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glial biology in learning and cognition. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fields RD, Araque A, Johansen-Berg H, Lim SS, Lynch G, Nave KA, Nedergaard M, Perez R, Sejnowski T, Wake H.
  • 雑誌名: Neuroscientist. 巻: Oct;20(5) 号: 5 ページ: 426-31
  • DOI: 10.1177/1073858413504465
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glial Biology in Learning and Cognition. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fields RD, Araque A, Johansen-Berg H, Lim SS, Lynch G, Nave KA, Nedergaard M, Perez R, Sejnowski T, Wake H.
  • 雑誌名: Neuroscientist 巻: Mar 17.
• [雑誌論文] The mechanism for activity dependent regulation of myelin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wake H.
  • 雑誌名: Seikagaku 巻: Nov;85(11): ページ: 999-1002
• [学会発表] Activity dependent myelination and impaired motor learning as result of its disruption (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki WAKE
  • 学会等名: The 92th Annual meeting of physiological society of JAPAN、
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] Activity dependent myelination and impaired motor learning as the result of its disruption. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wake H.
  • 学会等名: The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society,
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 髄鞘の恒常性破綻が運動学習に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤大輔, 和氣弘明, 穐吉亮平, 田中康代, 田中康裕, 正水芳人, 平理一郎, 大久保文貴, LeePhilip R, FieldsDouglas R, 鍋倉淳一, 松崎政紀.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] グリア細胞による中枢神経系恒常性維持機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和気弘明
  • 学会等名: 心臓血管研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-08-04
  • 招待講演
• [学会発表] Disruption of myelin homeostasis impairs motor learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明.
  • 学会等名: 日韓シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティー浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] Disruption of myelin homeostatsis impairs motor learning (2013)
  • 著者名/発表者名: 1． Ryohei Akiyoshi, Hiroaki Wake, Daisuke Kato, Yasuyo H Tanaka, Yoshito Masamizu, Riichiro Hira, Yasuhiro Tanaka, Fuki Ohkubo, Philip R Lee, R Douglas Fields, Junichi Nabekura, Masanori Matsuzaki
  • 学会等名: Neuroscience 2013. Society for Neuroscience
  • 発表場所: Sandiego, USA
• [学会発表] Disruption of myelin homeostasis impairs motor learning (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki WAKE
  • 学会等名: Japan-Korea International Symposium
  • 発表場所: Actcity congress center, Hamamatsu, Shizuoka