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生体内で起こる皮質回路シナプス可塑性におけるアストロサイトの役割

公募研究

研究領域グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
研究課題/領域番号 26117520
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
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

平瀬 肇  国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (90392084)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワードアストロサイト / カルシウム / 神経細胞 / 大脳皮質 / 海馬 / 可塑性 / グリア / 脳波
研究実績の概要

生体脳において、アストロサイトが神経活動から受ける影響とアストロサイトの活動が神経可塑性に与える影響について検討した。まず、大脳皮質の活動がその投射先のアストロサイトに影響を及ぼし得るかを検討した。大脳皮質運動野の神経活動を薬理的に亢進させると、その投射先である線条体のグルタミン酸は時間を経て減少することを見出した。そこで、グルタミン酸トランスポーターの膜上の発現を調べてみたところ、アストロサイトに発現が高いGLAST及びGLT-1が上昇している傾向が認められた。即ち、神経入力依存的にアストロサイトのグルタミン酸トランスポーターの膜上の発現量が調節されることを見出した。この事から、皮質のてんかん発作が投射先である線条体のグリア機能に影響することが示唆された。次に、感覚入力の変化によるアストロサイト機能への影響を検討すると為に、マウスを豊かな環境飼育と隔離飼育し、比較した。すると、豊かな環境で飼育した群において、海馬のガンマ活動が亢進したことが確認された。この経験依存的な脳波活動の亢進にアストロサイトのカルシウム動態が関与しているかを検討するために、同様の実験をアストロサイトのカルシウム上昇を抑制したIP3R2KOマウスで行った。しかしながら現段階では、飼育環境に依る海馬ガンマ波の変化に強い有意差は認められなかった。目下、海馬で観測される脳波パターンについて、経験依存的かつアストロサイトのカルシウム動態に依存的な変化が起こるかを解析中である。また、感覚入力欠損によるアストロサイトの形態的変化を二光子顕微鏡で観測する実験も行ったが、結論を得るのに十分なデータを取得できず、引き続きデータ収集および解析を行っている。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain2016

    • 著者名/発表者名
      H Monai, M Ohkura, M Tanaka, Y Oe, A Konno, H Hirai, K Mikoshiba, S Itohara, J Nakai, Y Iwai & H Hirase
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 11100-11100

    • DOI

      10.1038/ncomms11100

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Involvement of astrocytes in neurovascular communication2016

    • 著者名/発表者名
      Nuriya M, Hirase, H.
    • 雑誌名

      Progress in Brain Research

      巻: in press ページ: 41-62

    • DOI

      10.1016/bs.pbr.2016.02.001

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adaptive changes of extracellular amino acid concentrations in mouse dorsal striatum by 4-AP-induced cortical seizures2015

    • 著者名/発表者名
      Terumi Nagai, Norio Takata, Yoshiaki Shinohara, Hajime Hirase
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 295 ページ: 229-236

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2015.03.043

    • NAID

      120006386964

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Volume transmission signalling via astrocytes.2014

    • 著者名/発表者名
      Hirase H, Iwai Y, Takata N, AShinohara Y Mishima T
    • 雑誌名

      Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.

      巻: 369 号: 1654 ページ: 20130604-20130604

    • DOI

      10.1098/rstb.2013.0604

    • NAID

      120006386963

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transformation of cortical and hippocampal neural circuit by environmental enrichment.2014

    • 著者名/発表者名
      Hirase, H, Shinohara Y.
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 280 ページ: 282-298

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2014.09.031

    • NAID

      120006386962

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Cortical plasticity induced via volume transmitter-activated glia2016

    • 著者名/発表者名
      Hirase H
    • 学会等名
      1st IBRO/APRC Chandigarh Neuroscience Symposium
    • 発表場所
      Chandigarh, インド
    • 年月日
      2016-02-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cortical plasticity induced via volume transmitter-activated glia2015

    • 著者名/発表者名
      Hirase H
    • 学会等名
      6th FAONS Congress and Chinese Neuroscience Society Conference
    • 発表場所
      Wuzhen, 中国
    • 年月日
      2015-09-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cerebral blood flow modulation can occur independently of large cytosolic Ca2+ signaling in astrocytes2015

    • 著者名/発表者名
      Hirase H
    • 学会等名
      27th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism and Function & 12th International Conference on Quantification of Brain Function with PET (BRAIN 2015)
    • 発表場所
      Vancouver, カナダ
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 微弱な電気刺激が脳を活性化する仕組みを解明

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160322_1/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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