行動動物脳深部神経回路の可視化技術の開発と神経回路の生理・病理下での安定性の研究

2014 年度 実績報告書

• 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: 22110006
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 林 康紀 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (90466037)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 海馬 / 記憶 / 神経細胞集成体 / シナプス可塑性

研究実績の概要

脳深部シナプス回路の活動を可視化する為、カルシウムセンサー蛋白質であるＧＣａＭＰをＴｈｙ-１プロモーター下流で発現するトランスジェニックマウスを作成した。このトランスジェニックマウス動物では、海馬ＣＡ１領域錐体細胞にてＧＣａＭＰが発現していた。スライスを作成し、全細胞記録をしつつ、脱分極させて活動電位を発生させた所、およそ、５-１０個以上の活動電位で、有為な蛍光量の変化が認められた。このトランスジェニックマウスの海馬から二光子顕微鏡記録を行なう為、背側海馬上部の大脳皮質（頭頂葉の一部）に約２ｍｍの穴をあけ、底にカバーガラスを貼った、金属製の筒を挿入した。それを頭蓋骨に埋め込んだ、金属板に固定した。金属板をさらに、金属柱にネジ止めする事により、二光子顕微鏡対物レンズ下に頭部を固定した。一方、マウスの体は、空気圧で浮かせた発泡スチロール球上におき、その上を自由に歩くことが出来る様にした。そして、周囲のスクリーンに仮想現実を投影した。現在のところ、麻酔下の動物で自発活動電位をカルシウム反応として記録出来る事が確認出来た。確認出来る領域は、５００μｍ×５００μｍの領域であり、約５００個のニューロンが含まれていた。これを解析した所、同時発火するニューロン群が認められた。今後、画像解析により自動的に発火しているニューロンを検出するプログラムを開発していく他、無麻酔下、空間学習を行ないつつある動物で、海馬ニューロンの活動を解析していく。

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] A Naturally Occurring Null Variant of the NMDA Type Glutamate Receptor NR3B Subunit Is a Risk Factor of Schizophrenia (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuno H, Ohi K, Hashimoto R, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Yano-Umeda S, Saneyoshi T, Takeda M, Hayashi Y
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10(3) ページ: e0116319
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116319
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stoichiometry and phosphoisotypes of hippocampal AMPA-type glutamate receptor phosphorylation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T, Mitsushima D, Kaneko R, Hayashi Y.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 85(1) ページ: 60-7.
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.11.026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CaMKII: the Swiss army knife of synaptic plasticity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kim K, Hayashi Y.
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 592(Pt 22) ページ: 4807-8
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2014.284414
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Activation of sodium-dependent glutamate transporters regulates the morphological aspects of oligodendrocyte maturation via signaling through calcium/calmodulin-dependent kinase IIβ's actin-binding/-stabilizing domain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Martinez-Lozada Z, Waggener CT, Kim K, Zou S, Knapp PE, Hayashi Y, Ortega A, Fuss B.
  • 雑誌名: Glia 巻: 62(9) ページ: 1543-58
  • DOI: 10.1002/glia.22699
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synapse reorganization-a new partnership revealed. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saneyoshi T, Hayashi Y.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 33(12) ページ: 1292-4
  • DOI: 10.1002/embj.201488619
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and molecular remodeling of dendritic spine substructures during long-term potentiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bosch M, Castro J, Saneyoshi T, Matsuno H, Sur M, Hayashi Y.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 82(2) ページ: 444-59
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.03.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] LTPにおける一過性のカルシウムシグナルの長期的生化学的変化への変換機構 Conversion mechanism of temporal Ca2+ code into persistent biochemical code during LTP (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場、神戸、兵庫
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-22
• [学会発表] Structural and molecular remodeling of dendritic spine during LTP (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 第１8回 アイセムス国際シンポジウム・第１5回 国際細胞膜研究フォーラム
  • 発表場所: 京都大学、京都、日本
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of hippocampal synaptic plasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 2014 Inter-Academy Seoul Science Forum
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] Quantitative view of AMPA receptor phosphorylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-07
• [学会発表] Role of cytoskeleton in hippocampal synaptic plasticity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Hayashi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Neuronal Circuits 2014
  • 発表場所: NY, USA
  • 年月日: 2014-04-03 – 2014-04-03