グリア細胞により支援される皮質神経回路の可塑性

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01888
• 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, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (90392084)
• 研究分担者: 今野 歩 群馬大学, 大学院医学系研究科, 講師 (40509048)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: グリア / 神経細胞

研究実績の概要

本年度はまず、二光子励起顕微鏡下にマウス頭部を固定した状態での恐怖条件付け学習プロトコルを確立した。条件刺激は、チャープ音を用いた。無条件刺激は、腹部から後肢に接触する金属片に流される電流が引き起こす電気ショックを用いた。３０秒のチャープ音の提示の後に電気ショックを与え、これらの恐怖条件付けを１０回繰り返した。通常、マウスやラットにおいて、恐怖条件学習の成立はすくみ行動(freezing response)によって成立する。頭部固定状態の恐怖条件付け学習においては、筋電位を計測することにより、動物の反応を調べた。その結果、３度目の恐怖条件付け筋電位の信号パワーがチャープ音提示中に有意に減少することがわかり、この反応は、一日後のチャープ音提示中にも観測できたことから、学習が成立したことが示された。そこで、ニューロピルを構成する神経線維やアストロサイトにカルシウムセンサー(GCaMP）を発現させたマウスで恐怖条件付け学習中のイメージングを行った。同時に、アストロサイトの活動操作が学習に影響を与えるのかを試す実験をOpto-Gq系を使って行い、影響のある実験と有意な影響が認められない実験を見極めつつある。現在、データーを解析中である。また、本課題の目標の一つであるtDCSによるニューロピルの反応を調べるために、グリア細胞の一種であるミクログリアの計測を行った。その結果、ミクログリアの形態に神経修飾物質依存的な変化があることが分かった。以前の報告でtDCS中にアストロサイトがニューロピルに大きなカルシウム上昇を示すことが分かっていたが、今回、ミクログリアもtDCSの影響を受ける事が示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

頭部固定状態での恐怖条件付け学習プロトコルを試行し、筋電位などから学習成立を確認することができた。また、恐怖条件付け学習課題中に脳内より信号をイメージングすることに成功しているため、おおむね順調に進展していると報告する。

今後の研究の推進方策

実験計画書に従って、今年度もニューロピルからのイメージング実験およびデーター解析を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Glycogen distribution in mouse hippocampus (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirase Hajime、Akther Sonam、Wang Xiaowen、Oe Yuki
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 巻: 97 ページ: 923～932
  • DOI: 10.1002/jnr.24386
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pioglitazone reversed the fructose-programmed astrocytic glycolysis and oxidative phosphorylation of female rat offspring. (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu CW, Hung CY, Hirase H, Tain YL, Lee WC, Chan JYH, Fu MH, Chen LW, Liu WC, Liang CK, Ho YH, Kung YC, Leu S, Wu KLH.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: 316 ページ: E622-E634
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00408.2018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aquaporin-4-dependent glymphatic solute transport in the rodent brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Mestre H, Hablitz LM, Xavier ALR, Feng W, Zou W, Pu Tinglin, Monai H, Murlidharan G, Castellanos RM, Simon MJ, Pike MM, Pla V, Du T, Kress BT, Wang X, Plog B, Thrane A, Lundgaard I, Abe Y, Yasui M, Thomas J, Xiao M, Hirase H, Asokan A, Iliff JJ, Nedergaard M
  • 雑誌名: eLife 巻: 7 ページ: e40070
  • DOI: 10.7554/eLife.40070
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Astrocytic GPCR Activation in Behaving and Stroke Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: 平瀬 肇
  • 学会等名: Gordon Conference: "Glial Biology: Functional Interactions Among Glia and Neurons"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adrenergic receptor antagonism provides neuroprotection and facilitates recovery from cortical spreading depression/depolarization (2018)
  • 著者名/発表者名: 平瀬 肇
  • 学会等名: 第２３回グリア研究会
  • 招待講演