マウス体性感覚系回路の発達期リモデリング

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
• 研究課題/領域番号: 22115009
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 岩里 琢治 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (00311332)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 神経科学 / マウス / 神経回路 / 遺伝学

研究実績の概要

哺乳類の脳は高度な情報処理能力を持つが、その基盤となるのは精緻に構築された神経回路である。神経回路は、動物の生後に環境から適切な刺激を受けることにより精緻なものへと成熟するが、そうしたリモデリングの機構の理解は不十分である。マウスの大脳皮質一次体性感覚野の第4層にみられる，頬におけるヒゲ（感覚毛）の配置に対応した「バレル」と呼ばれる特徴的な神経組織構造をモデルとして、研究を行っている。バレル形成の分子機構の理解は、1990年代後半のわれわれのグループを含む数グループによる遺伝学的手法の導入が緒となって進んできた。さらに、その後、われわれは条件的遺伝子ノックアウトを世界にさきがけて導入し、バレル形成を回路レベルで理解する途を拓いた。今年度の主な進展としては、バレル形成におけるアデニル酸シクラーゼ１（AC1）の作用機序の一端の解明がある。視床特異的に標的遺伝子をノックアウトするために、発達期の視床に発現するセロトニントランスポーター（5HTT）のプロモーターの制御下にCreを発現するBACトランスジェニックマウスを作製した。この5HTT-Creマウスと我々が以前に作製したAC1のfloxマウスを交配することにより、視床特異的AC1のノックアウトマウスを作製した。このマウスの体性感覚野のバレル構造を組織学的に解析したところ、顕著な異常が検出された。一方、われわれは以前Emx1Creマウスを用いて大脳皮質の興奮性経細胞でのみAC1をノックアウトしたが、そのマウスではバレルはほぼ正常に形成された。これらの結果を統合することにより、AC1がバレル形成においてプレ側の視床皮質軸索で重要な働きをしていることが示された。これらの結果により、バレル形成におけるcAMP経路の作用機序の一端が明らかになった。

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。

研究成果

• [国際共同研究] メリーランド大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: メリーランド大学
• [国際共同研究] University of Cincinnati(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Cincinnati
• [雑誌論文] Thalamic adenylyl cyclase 1 is required for barrel formation in the somatosensory cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: .Suzuki, A., Lee, L.J., Hayashi, Y., Muglia, L., Itohara, S., Erzurumlu, R.S., & *Iwasato, T.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 290 ページ: 518-529
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.01.043.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Developmental RacGAPa 2-chimaerin signaling is a determinant of the morphological features of dendritic spines in adulthood. (2015)
  • 著者名/発表者名: .Iwata, R., Matsukawa, H., Yasuda, K., Mizuno, H., Itohara, S., Iwasato, T.
  • 雑誌名: J. Nerurosci. 巻: 35 ページ: 13728-13744
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0419-15.2015.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcallosal Projections Require Glycoprotein M6-Dependent Neurite Growth and Guidance. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mita, S., de Monasterio-Schrader, P., Fünfschilling, U., Kawasaki, T., Mizuno, H., Iwasato, T., Nave, K.A., Werner, H.B., & Hirata, T.
  • 雑誌名: Cerebral Cortrex 巻: 25 ページ: 4111-4125
  • DOI: 10.1093/cercor/bhu129.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamate input in the dorsal raphe nucleus as a determinant of escalated aggression in male mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, A. Lee, R.X, Iwasato, T. Itohara, S, Arima, H., Bettler, B, Miczek, K.A. & Koide, T.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 35 ページ: 6452-6463
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2450-14.2015.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] RacGAP a2 chimaerin function in development adjusts cognitive ability in adulthood. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwata, R., Ohi, K., Kobayashi, Y., Masuda, A., Iwama, M., Yasuda, Y., Yamamori, H., Tanaka, M., Hashimoto, R., *Itohara, S. & *Iwasato, T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 8 ページ: 1257-1264
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.047.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thalamic NMDA receptor function is necessary for patterning of the thalamocrotical somatosensory map and for sensorimotor behaviors. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, H., Suzuki, A., Zhao, S., Tsytsarev, V., Lo, F-S. Hayashi, Y., Itohara, S., Iwasato, T., & Erzurumlu, R.S.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 34 ページ: 12001-12014
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1663-14.2014.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] In vivo imaging of neural circuit refinement in barrel cortex layer 4 in neonates (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuji Iwasato
  • 学会等名: Circuit construction in the mammalian brain
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2016-08-08 – 2016-08-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 哺乳類中枢神経系における神経回路形成の遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 学会等名: 新潟大学脳研究所共同研究合同セミナー
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2015-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo imaging of neural circuit formation in the neonatal mouse cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuji Iwasato
  • 学会等名: NIG Symposium
  • 発表場所: 三島市
  • 年月日: 2015-12-06 – 2015-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] 新生仔マウス大脳皮質における神経回路形成のin vivoイメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 学会等名: 認識と形成研究会
  • 発表場所: 沖縄県
  • 年月日: 2015-09-20 – 2015-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] 新生仔バレル皮質における回路発達の二光子イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 学会等名: 研究戦略ワークショップ「Strategy for Neuroscience 2015」
  • 発表場所: 町田市
  • 年月日: 2015-09-04 – 2015-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo Imaging of Circuit Refinement in Cortical Layer 4 of Neonatal Mouse. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuji Iwasato
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会（シンポジウム）
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo imaging of neuronal circuit formation in the neonatal mouse barrel cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuji Iwasato
  • 学会等名: 1st NIG-NTU Symposium
  • 発表場所: 台北市
  • 年月日: 2015-03-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 哺乳類中枢神経系における神経回路形成の遺伝学的解析：マウス体性感覚系回路の発達期リモデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 学会等名: 新潟大学脳研究所共同研究合同セミナー
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-12-24
  • 招待講演
• [学会発表] マウス体性感覚系回路の発達期リモデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 学会等名: メゾ神経回路最終報告会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-11
  • 招待講演
• [図書] 遺伝子が語る生命38億年の謎（分担執筆） (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治
  • 総ページ数: 181-193
  • 出版者: 悠書館
• [図書] 脳神経系の発生・再生の融合的新展開（分担執筆） (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩里琢治、水野秀信
  • 総ページ数: 71-76
  • 出版者: 診断と治療社
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://www.nig.ac.jp/labs/NeurGen/