皮質抑制性神経細胞が備える、特異的シナプス結合則の解明

• 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: 25123709
• 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: 日置 寛之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00402850)
• 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: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 大脳新皮質 / 抑制性神経細胞 / シナプス結合 / 遺伝子改変マウス / ウイルスベクター

研究実績の概要

高次機能発現において、大脳新皮質が最も重要な役割を果たすことは、多くの研究者が認めるところであろう。しかし、その構造的基盤である局所神経回路、そしてその形成メカニズムについては、未だ解析が進んでいないのが現状である。本研究課題では、parvalbumin（PV）発現抑制性神経細胞に焦点を当て、抑制性神経細胞が備えるシナプス結合様式のルール、および特異的シナプス結合を形成・維持するメカニズムの解明を目指している。
(1) 皮質抑制性神経細胞が構成するネットワーク構造の解析
申請者らが開発してきた遺伝子改変マウス（PV発現細胞をゴルジ染色様に標識）、Jackson labから入手したCre発現マウス（PV-Cre, SOM-Cre, VIP-Cre）、そして各種ウイルスベクター（レンチウイルス、アデノ随伴ウイルスなど）を用い、各種抑制性神経細胞間のシナプス結合様式を定量的解析を進めてきた。先行研究において、PV発現細胞への入力特性を第一次体性感覚野（S1）で検討したところ、細胞体と樹状突起という2つのコンパートメントにおいて、抑制性入力様式が異なることを見出した。第一次運動野（M1）においても同様の解析を進めたところ、S1とM1には共通な結合様式が認められる一方で、領野特異的なシナプス結合も存在することが分かった。論文発表に向け、引き続き追加実験を進めているところである。
(2) 抑制性神経回路の形成・維持メカニズムの解明
特異的結合を形成・維持するためには、プレ・ポスト間で何らかの相互作用が必要であると想定するのが妥当である。関連遺伝子の時空間パターンを検討する目的で、予備実験を行った。また、生理学的手法による解析にも取り組むべく、セットアップの準備・予備実験を進めた。

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] Ventral medial nucleus neurons send thalamocortical afferents more widely and more preferentially to layer 1 than neurons of the ventral anterior-ventral lateral nuclear complex in the rat. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuramoto E, Ohno S, Furuta T, Unzai T, Tanaka YR, Hioki H, Kaneko T.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 25 号: 1 ページ: 221-235
  • DOI: 10.1093/cercor/bht216
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient and graded gene expression in glia and neurons of primary cerebellar cultures transduced by lentiviral vectors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumar S, Zimmermann K, Hioki H, Pfeifer A, Baader SL.
  • 雑誌名: Histochem Cell Biol 巻: 143(1) 号: 1 ページ: 109-121
  • DOI: 10.1007/s00418-014-1260-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Compartmental Organization of Synaptic Inputs to Parvalbumin-Expressing GABAergic Neurons in Mouse Primary Somatosensory Cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hioki H
  • 雑誌名: Anat Sci Int 巻: 90(1) 号: 1 ページ: 7-21
  • DOI: 10.1007/s12565-014-0264-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for serotonergic regulation of neural circuits in the mouse olfactory bulb. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Kiyokage E, Sohn J, Hioki H, Toida K.
  • 雑誌名: The Journal of Comparative Neurology 巻: 523 号: 2 ページ: 262-80
  • DOI: 10.1002/cne.23680
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Different Cortical Projections from Three Subdivisions of the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron Tracing Study with Viral Vectors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H, Hioki H, Furuta T, Kaneko T.
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: In Press 号: 10 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1111/ejn.12882
  • NAID: 120005674600
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Convergence of Lemniscal and Local Excitatory Inputs on Large GABAergic Tectothalamic Neurons. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito T, Hioki H, Sohn J, Okamoto S, Kaneko T, Iino S, Oliver DL.
  • 雑誌名: J Comp Neurol 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sequence of molecular events during maturation of developing mouse prefrontal cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueda S, Niwa M, Hioki H, Sohn J, Kaneko T, Sawa A, Sakurai T.
  • 雑誌名: Mol Neuropsychiatry 巻: press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ウイルスベクターを用いた遺伝子導入による単一ニューロン標識 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之
  • 雑誌名: 細胞 巻: 47 ページ: 46-49
  • NAID: 40020490548
• [雑誌論文] Unbalanced excitability underlies offline reactivation of behaviorally activated neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizunuma, M., Norimoto, H., Tao, K., Egawa, T., Hanaoka, K., Sakaguchi, T., Hioki, H., Kaneko, T., Yamaguchi, S., Nagano, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 17 号: 4 ページ: 503-505
  • DOI: 10.1038/nn.3674
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preprodynorphin-Expressing Neurons Constitute a Large Subgroup of Somatostatin-Expressing GABAergic Interneurons in the Mouse Neocortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Jaerin Sohn, Hiroyuki Hioki, Shinichiro Okamoto, and Takeshi Kaneko
  • 雑誌名: The Journal of Comparative Neurology 巻: 522 号: 7 ページ: 1506-1526
  • DOI: 10.1002/cne.23477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Psychological Stress Activates a Dorsomedial Hypothalamus-Medullary Raphe Circuit Driving Brown Adipose Tissue Thermogenesis and Hyperthermia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kataoka N, Hioki H, Kaneko T, Nakamura K.
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 20(2) 号: 2 ページ: 346-358
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.05.018
  • NAID: 120005553940
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D Clustering of GABAergic Neurons Enhances Inhibitory Actions on Excitatory Neurons in the Mouse Visual Cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ebina T, Sohya K, Imayoshi I, Yin ST, Kimura R, Yanagawa Y, Kameda H, Hioki H, Kaneko T, Tsumoto T.
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 9(5) 号: 5 ページ: 1896-1907
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.10.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] 抑制性インターニューロンとオシレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 32 ページ: 743-746
• [雑誌論文] パルブアルブミン発現皮質抑制性神経細胞に対する、細胞種特異的シナプス入力様式の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 雑誌名: 解剖学雑誌 巻: 89 ページ: 41-42
• [雑誌論文] A drug screening platform for Alzheimer's disease with intracellular Aβ oligomers using patient-specific iPSCs (2013)
  • 著者名/発表者名: Kondo, T., (他24名), Murakami, K., Irie, K., Klein, W. L., Mori, H., Asada, T., Takahashi, R., Iwata, N., Yamanaka, S., Inoue, H
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 12 号: 4 ページ: 487-496
  • DOI: 10.1016/j.stem.2013.01.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] EphA4-dependent axon retraction and midline localization of Ephrin-B3 are disrupted in the spinal cord of mice lacking mDial and mDia3 in combination (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Toyoda, Ryota Shinohara, Dean Thumkeo, Hiroshi Kamijo, Hiroshi Nishimaru, Hiroyuki Hioki, Takeshi Kaneko, Toshimasa Ishizaki, Tomoyuki Fnruyashiki and Shuh Narumiva
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 18 号: 10 ページ: 873-885
  • DOI: 10.1111/gtc.12081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat (2013)
  • 著者名/発表者名: Ge S-N, Li Z-H, Tang J, Ma Y, Hioki H, Zhang T, Lu Y-C, Zhang F-X, Mizuno N, Kaneko T, Liu Y-Y, Lung MSY, Gao G-D,Li J-L
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: (in press) 号: 1 ページ: 211-229
  • DOI: 10.1007/s00429-012-0495-1
  • 査読あり
• [学会発表] Compartmental organization of synaptic inputs to parvalbumin-expressing inhibitory neurons in mouse neocortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会・第92回日本生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging and implications of dopaminergic neurons for movement disorder: "opposite sides of the same coin" in Parkinson's disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、中村公一、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会・第92回日本生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to vasoactive intestinal polypeptide-expressing neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会・第92回日本生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Maturation processes of developing prefrontal cortex of normal and disease model mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井武、上田修平、丹羽美苗、日置寛之、孫在隣、金子武嗣、澤明
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会・第92回日本生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] 皮質抑制性神経細胞が備える普遍的・特異的シナプス結合則 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 学会等名: 大阪大学歯学部・大学院歯学研究科 大学院特別講義
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2015-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳皮質における非カラム的局所回路の作動原理の究明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク冬のワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Gene expression profiles of developing prefrontal cortex of normal and disease model mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda S, Niwa M, Hioki H, Sohn J, Kaneko T, Sawa A, Sakurai T.
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク冬のワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections of the Lateral Posterior Thalamic Nucleus in the Rat: A Single Neuron Tracing Study with Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H, Hioki H, Furuta Y, Kaneko T.
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク冬のワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections from the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron-Tracing Study Using Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第90回日本解剖学会・近畿支部学術集会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] Vesicular glutamate transporter 3 is essential for the proper development of central mechanical pain circuits. (2014)
  • 著者名/発表者名: PEIRS C, WILLIAMS S-PG, WALSH CE, CAGLE NE, GOLDRING AC, HIOKI H, SEAL RP.
  • 学会等名: The 44th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] GABAergic interneurons form spatial clusters in the mouse visual cortex to enhance inhibitory actions on excitatory neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: EBINA T, SOHYA K, IMAYOSHI I, YIN ST, KIMURA R, YANAGAWA Y, KAMEDA H, HIOKI H, KANEKO T, TSUMOTO T.
  • 学会等名: The 44th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Washington
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] Gene expression profiles of developing prefrontal cortex of normal and disease model mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda S, Niwa M, Hioki H, Sohn J, Kaneko T, Sawa A, Sakurai T.
  • 学会等名: Axon Guidance, Synapse Formation and Regeneration 2014 (CSHL Meeting)
  • 発表場所: Cold Spring Harbor
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-20
• [学会発表] Functional significance of GABAergic interneuron clusters in the three-dimensional space of the mouse visual cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 蝦名鉄平、惣谷和広、今吉格、Yin Shu-Ting、木村塁、柳川右千夫、亀田浩司、日置寛之、金子武嗣、津本 忠治
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Topological projections of direct and indirect pathway neurons in the neostriatum to the GPe. (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎一郎、日置寛之、孫在隣、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to vasoactive intestinal polypeptide-expressing neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections from the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron-Tracing Study Using Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Preferential inputs of cholecystokinin-positive neurons to the somatic compartment of parvalbumin-expressing neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫在隣、岡本慎一郎、亀田浩司、金子武嗣
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections from the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron-Tracing Study Using Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to parvalbumin-expressing interneurons in the mouse primary motor cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫 在隣、岡本 慎一郎、亀田浩司、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
• [学会発表] 中脳ドーパミン細胞の投射様式：非ドーパミン細胞との比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、中村公一、日置 寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to vasoactive intestinal polypeptide-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
• [学会発表] Optogenetic stimulation of preoptic neurons inhibits brown adipose tissue sympathetic nerve activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Hioki H, Kataoka N, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
• [学会発表] Direct projection from the dorsomedial hypothalamus to the rostral medullary raphe drives brown adipose tissue thermogenesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kataoka N, Hioki H, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
• [学会発表] Local connections of excitatory neurons to parvalbumin-containing interneurons in motor-associated cortical areas of mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Thalamocortical projections of the lateral posterior nucleus: a single-neuron tracing study using viral vectors. (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Axonal arborization of midbrain non-dopaminergic neurons: single-cell study. (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、倉本恵梨子、日置寛之、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Projections of the adjacent direct and indirect neostriatal neurons to the external globus pallidus. (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎一郎、日置寛之、孫在隣、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Excitatory and Inhibitory Inputs to Parvalbumin-Expressing Interneurons in the Mouse Primary Motor Cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫在隣、倉本恵梨子、王濤、亀田浩司、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Preprodynorphin-producing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hioki H, Sohn J, Okamoto S, Kameda H, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] Preprodynorphin-expressing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] 皮質抑制性神経細胞が備える特異的シナプス結合則の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Excitatory and Inhibitory Inputs to Parvalbumin-Expressing Interneurons in the Mouse Primary Motor Cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫在隣、岡本慎一郎、王濤、亀田浩司、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Imbalanced Network Excitability Drives Memory Replay. (2013)
  • 著者名/発表者名: 乗本裕明、水沼未雅、江川尭寛、花岡健二郎、日置寛之、金子武嗣、山口瞬、長野哲雄、松木則夫、池谷裕二
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Hypothalamomedullary projection neurons that drive psychological stress-induced thermogenesis in brown adipose tissue and hyperthermia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kataoka N, Hioki H, Kaneko, T.
  • 学会等名: The 43rd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA, USA.
• [学会発表] マウス大脳皮質ソマトスタチン要請良く生成細胞の一部はプレプロダイノルフィンを産生する (2013)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣、日置寛之、岡本慎一郎、金子武嗣
  • 学会等名: 第89回日本解剖学会・近畿支部学術集会
  • 発表場所: 生駒市
• [備考] 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/default.html