小脳モジュ-ル構造のin Vitroにおける再構成

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01480535
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 矢野 雅文 東京大学, 薬学部, 助教授 (80119635)
• キーワード: 自己組織 / 小脳 / 神経細胞 / 分化 / 発生 / グリア細胞 / プルキンエ細胞

研究概要

脳の情報処理はその構造と密接に結び付いており、脳の構造形成がどの様に起きるのかを明らかにすることは、脳の機能を研究するに上で欠かすことは出来ない。clockやmapは個体の中で自律的に形成されるので、形態形成の研究にはこれらの両者を同時に研究できる系であることが必要になる。in vivo(whole animal)を用いて構造形成の過程を研究するとしても、同一個体をもってしては不可能である。特にダイナミクスまで明らかにするのは困難である。一方in vitroに於ける研究では分化を促進することの出来る培養法が分からないことがネックになっていた。本研究ではラットの小脳のスライスを用いることによりin vitroにおける構造形成が一定の制限はあるものの、ある時空間的拘束条件下ではスライス全般にわたって進み、このin vitroでの再構成はほぼin vivoでの小脳形成と時間的にも対応していることが特徴である。これは発生生物学的にはもちろん小脳機能を明らかにする上でも非常に有用なシステムであり、特に時間的なクロックが全体を調和的に分化させるための必要条件になっていることを示した最初の例である。しかし新生仔での小脳の発生は最初に与えた拘束条件だけでは最終段階までは進まない。このことはin vitroでの小脳の発生を最終段階迄持って行くには発生の進行に応じて拘束条件が変化していることを意味している。そこで本年度は発生の進行に伴った拘束条件の把握と巨視的な秩序が何であるかを明らかにすることを目的として、発生の各段階でのスライスを用いて研究を行った。クロックが働くためには系全体が空間的に引き込むことが必要で、小脳の構造形成にはグリア細胞がその役割をしていることが示唆された。空間的な引き込みを起こす物質や反応機構までは明らかになってはいないが、情報伝達をになう物質の空間パタ-ンは観測された。これを手がかりとして展開して行くことが必要である。

研究成果

• [文献書誌] A.Iwabuchi,M.Yano,H.Shimizu: "Development of Extracellular Electric Pattern aroud Lepidium Roots:Its Possible Role in Root Growth and Gravitropism" Protoplasama. 148. 94-100 (1989)
• [文献書誌] T.Murata,M.Yano,H.Shimizu: "A model for Bacterial Flagellar Motor:Free Energy Transduction and SelfーOrganization of Rotational Motion" J.Theor,Biol. 139. 531-559 (1989)
• [文献書誌] Y.Komatsu,K.Nakamura,M.Yano & H.Shimizu: "SpatioーTemporal Evolution of Extracellular Electric Potential upon Starvation around Plasmodia of Physarum Polycephalum" Cell Structure and Function. 14. 515-530 (1989)
• [文献書誌] M.Yano,Y.Miyake & H.Shimizu: "SelfーOrganization of Positional Information on the chemoーtactic Behavior of Physarum polycephalum" “Biological Complexity and Information" World Scientific. (1990)
• [文献書誌] Y.Miyake,M.Yano & H.Shimizu: "Information processing in Chemotaxis of Physarum polycephalum" Protoplasma. (1990)
• [文献書誌] S.Yoshida,M.Yano,K.Nakamura & H.Shimizu: "Development of Neonetal Rat Cerebellum in Vitro:Differentiation of Granule and Gial Cells" J.Neurosci. (1990)