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哺乳期マウスの神経活動操作・記録実験による生後初期神経活動の役割の解明

公募研究

研究領域神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築
研究課題/領域番号 25123707
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

田川 義晃  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50303813)

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 *注記
10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード大脳皮質 / 神経回路 / 神経活動 / 発達 / イオンチャネル
研究実績の概要

本研究では、種々の神経活動操作手法を組み合わせ、マウス大脳皮質の初期神経回路構築における自発的神経活動の役割を明らかにすることをめざした。まず、皮質興奮性神経細胞の細胞移動の過程で、自発神経活動の適切な制御が重要であることを明らかにした。具体的には、神経活動記録実験から、細胞移動中は神経活動レベルが比較的低いこと、移動終了後にそれが上昇すること、細胞移動中に神経活動を上昇させると移動が阻害され、異所性に樹状突起形成が始まることが観察され、細胞移動過程では神経活動が比較的低いレベルに保たれることが重要であると示唆された。次に、移動終了後に上昇する神経活動が、生後初期の皮質回路形成に必須の役割を担うことを明らかにした。具体的には、神経活動を抑制すると、大脳皮質の代表的な長距離軸索投射である脳梁軸索投射が途中で障害されること、生後10日目以降に神経活動を戻すレスキュー実験を行うと軸索投射が回復すること、その際、特徴的な自発ネットワーク活動が回復することが観察され、この自発的な皮質ネットワーク神経活動が脳梁軸索投射に必須の役割を担うことが示唆された。また、生後10日目から神経活動を戻すと軸索投射は回復したが、生後13日、16日から神経活動を戻しても軸索投射の回復は見られず、活動依存的な軸索投射の回復には臨界期があることも示唆された。また、同様の手法を用いた生後初期の神経活動抑制が、大脳皮質視覚野神経細胞の方位選択性形成に影響を及ぼすことも明らかにした。以上の結果は、生後初期の皮質神経細胞・回路の発達には適切なレベル・パターンの神経活動が重要であることを示している。この結果は皮質回路構築における神経活動の重要性を示唆するとともに、神経回路再生において神経活動操作技術が役立つ可能性を示唆するものである。

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。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Control of spontaneous Ca2+ transients is critical for neuronal maturation in the developing neocortex.2014

    • 著者名/発表者名
      Bando Y, Irie K, Shimomura T, Umeshima H, Kushida Y, Kengaku M, Fujiyoshi Y, Hirano T, Tagawa Y
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: bhu180 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dysfunction of KCNK potassium channels impairs neuronal migration in the developing mouse cerebral cortex.2012

    • 著者名/発表者名
      Yuki Bando
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press 号: 4 ページ: 1017-1029

    • DOI

      10.1093/cercor/bhs387

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Activity-dependent circuit construction in neonatal mouse cerebral cortex.2015

    • 著者名/発表者名
      Tagawa Y.
    • 学会等名
      Kyoto University-UCSD Mini-Workshop
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-03-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自発神経活動による大脳皮質初期回路形成の制御2014

    • 著者名/発表者名
      田川義晃
    • 学会等名
      遺伝研シンポジウム「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neuronal activity in the second postnatal week is critical for the formation of callosal axon projections in mouse cerebral cortex.2014

    • 著者名/発表者名
      Tagawa Y, Tezuka Y, Hagihara K, Ohki K, Hirano T.
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Activity is required not for initial formation but for later reorganization of neuronal functions in visual cortex.2014

    • 著者名/発表者名
      Hagihara K, Tagawa Y, Yoshida T, Murakami T, Ohki K.
    • 学会等名
      9th FENS Forum of Neuroscience
    • 発表場所
      Milan
    • 年月日
      2014-07-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質神経回路形成における神経活動の役割

    • 著者名/発表者名
      田川義晃
    • 学会等名
      日本解剖学会総会
    • 発表場所
      下野(自治医科大学)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Silencing activity of individual neurons throughout development does not prevent maturation of orientation selectivity in mouse visual cortex.

    • 著者名/発表者名
      Hagihara K, Tagawa Y, Yoshida T, Ohki K.
    • 学会等名
      第36回神経科学学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of excitability is critical for the control of migration and dendrite formation in the developing cerebral cortex.

    • 著者名/発表者名
      Bando Y, Irie K, Kushida Y, Shimomura T, Fujiyoshi Y, Hirano T, Tagawa Y.
    • 学会等名
      第36回神経科学学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質視覚野における非活動依存的機能形成と活動依存的機能再編成

    • 著者名/発表者名
      萩原賢太 田川義晃 吉田盛史 村上知成 大木研一
    • 学会等名
      第91回日本生理学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Neural activity in P10-15 is critical for callosal axon projections in the mouse cerebral cortex.

    • 著者名/発表者名
      手束勇太 萩原賢太 平野丈夫 大木研一 田川義晃
    • 学会等名
      NIGシンポジウム「哺乳類脳の機能的神経回路の構築」
    • 発表場所
      三島(遺伝研)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Silencing activity of individual neurons throughout development does not prevent maturation of orientation and direction selectivity in mouse visual cortex.

    • 著者名/発表者名
      Hagihara KM, Tagawa Y, Yoshida T, Murakami T, Ohki K.
    • 学会等名
      Annual meeting of Society for Neuroscience 2013
    • 発表場所
      San Diego
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of neural activity is critical for the control of neural migration and dendrite formation of cortical layer 2/3 neurons in vivo.

    • 著者名/発表者名
      Bando Y, Irie K, Kushida Y, Shimomura T, Fujiyoshi Y, Hirano T, Tagawa Y.
    • 学会等名
      Annual meeting of Society for Neuroscience 2013
    • 発表場所
      San Diego
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大脳皮質の神経回路形成、可塑性の分子メカニズム

    • URL

      http://www.neurosci.biophys.kyoto-u.ac.jp/cortex.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 平野研究室ホームページ

    • URL

      http://www.neurosci.biophys.kyoto-u.ac.jp/main.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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