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2019 年度 実績報告書

大脳新皮質の基本構築をシナプス結合則から読み解く

研究課題

研究課題/領域番号 16H04663
研究機関順天堂大学

研究代表者

日置 寛之  順天堂大学, 医学部, 准教授 (00402850)

研究分担者 田中 琢真  滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (40526224)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード神経回路 / 抑制性神経細胞 / 遺伝子工学 / 透明化 / シナプス結合則
研究実績の概要

高次機能発現や各種精神疾患との深い関連が指摘されている皮質GABA細胞に注目し、大脳新皮質の基本構築を明らかにする。シナプス結合部位の違いは、神経細胞の活動性に多大な影響を与えることから、単一シナプスレベルで回路構造を解析することが、大脳新皮質の動作原理解明に必須である。また、理論解析を通じ、シナプス結合部位がネットワークの動作特性に与える影響を検証する。さらに、透明化技術の実践的応用開発も進め、次世代の形態解析法創成にも努める。令和元年度は以下の課題に取り組んだ。
(1) 平成30年度に引き続き、M1に分布するPV細胞への各種シナプス入力様式を検討した。皮質興奮性入力(VGluT1)・視床興奮性入力(VGluT2)・皮質抑制性入力(VGAT)入力様式についてはS1と同じ結果が得られ、領野を超えた一般原則だと考えられる。一方、各種GABA細胞からの入力様式を解析したところ、細胞体でも樹状突起でもPV発現細胞からの入力が多数を占め、S1のような部位指向性(Hioki et al., 2013; Hioki 2015)は認められなかった。すなわち、細胞種レベルで結合関係を眺めると、皮質構造は領野間で不均一であり、処理すべき情報に応じて結合様式が最適化されていると考えられる。成果の取りまとめを進めているところである。
(2) ソマトスタチン(SOM)細胞へのシナプス入力様式の解析を進めている。特に、透明化技術を組み合わせることで、解析効率の向上を目指した。
(3) 電子顕微鏡観察にも適した透明化技術の開発を行った。透明化処理を行っても、膨張や収縮もなく、また大幅な時間の短縮に成功している。光学顕微鏡と電子顕微鏡をつなぐズームイン技術の開発にも成功し、皮質回路構造解析への応用を進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] Loyola University/Edward Hines, Jr. V.A. Hospital/National Institute on Alcohol Abuse(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Loyola University/Edward Hines, Jr. V.A. Hospital/National Institute on Alcohol Abuse
  • [国際共同研究] Institute of Cancer Research(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Institute of Cancer Research
  • [国際共同研究] University of Navarra(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      University of Navarra
  • [雑誌論文] Generation of a MOR-CreER knock-in mouse line to study cells and neural circuits involved in mu opioid receptor signaling.2020

    • 著者名/発表者名
      Okunomiya Taro, Hioki Hiroyuki, Nishimura Chika, Yawata Satoshi, Imayoshi Itaru, Kageyama Ryoichiro, Takahashi Ryosuke, Watanabe Dai
    • 雑誌名

      Genesis

      巻: 58 ページ: -

    • DOI

      10.1002/dvg.23341

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of freezing behavior by acupuncture stimulation at HT7 in contextual fear-conditioned mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Hwang Jungwon, Koike Masato, Hioki Hiroyuki
    • 雑誌名

      Juntendo Medical Journal

      巻: 65 ページ: 554~560

    • DOI

      10.14789/jmj.2019.65.JMJ19-OA17

    • 査読あり
  • [学会発表] Excitatory and Inhibitory Inputs to PV-Expressing GABAergic Neurons in the Mouse Primary Motor Cortex.2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hioki, Jaerin Sohn, Shinichiro Okamoto, Hiroshi Kameda
    • 学会等名
      第8回 国際神経回路会議
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level by Using a Modified ScaleS Method.2020

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Kenta, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Furuta Takahiro, Hioki Hiroyuki
    • 学会等名
      第8回 国際神経回路会議
    • 国際学会
  • [学会発表] 新しい広域2光子励起顕微鏡Cosmoscopeによる単一細胞解像度のIn vivoカルシウムイメージング2020

    • 著者名/発表者名
      太田桂輔、大石康博、鈴木崇之、伊東翼、伊藤圭基、小林憲太、小林碧、小田川摩耶、松原智恵、黒岩義典、堀越勝、松下純也、日置寛之、大倉正道、中井淳一、大泉匡史、宮脇敦史、青西亨、大出孝博、村山正宜
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] 1.Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified ScaleS method2020

    • 著者名/発表者名
      日置寛之、山内健太、古田貴寛
    • 学会等名
      第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] ラットの前頭皮質における視床前腹側核VA由来神経終末のシナプスターゲット構造 -ATUM-SEM法による解析-2020

    • 著者名/発表者名
      窪田芳之、倉本恵梨子、孫在隣、日置寛之、川口泰雄
    • 学会等名
      第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level with a Modified ScaleS Method.2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamauchi, Takahiro Furuta, Hiroyuki Hioki
    • 学会等名
      2019年革新脳キックオフミーティング
  • [学会発表] 全脳レベルから超微細構造レベルまでをつなぐ神経回路形態マルチスケール解析を目指すScaleS法の活用2019

    • 著者名/発表者名
      古田貴寛、山内健太、岡本慎一郎、石田葉子、竹中綾、黄晶媛、伊佐かおる、伊佐正、日置寛之
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 新しい広視野2光子励起顕微鏡Cosmoscopyによる刺激符号化ニューロンの同定2019

    • 著者名/発表者名
      太田桂輔、大石康、鈴木崇之、伊東翼、伊藤圭基、小林憲太、小林碧、小田川摩耶、松原智恵、松下純也、日置寛之、大倉正道、中井淳一、大泉匡史、宮脇敦史、青西亨、大出孝博、村山正宜
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 直接路ニューロンから淡蒼球外節への投射は近接する間接路ニューロンの投射領域に包含される2019

    • 著者名/発表者名
      岡本慎一郎、孫在隣、高橋慧、石田葉子、山内健太、小池正人、藤山文乃、日置寛之
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 新規に作成したノックインマウスMOR-CreERによるμオピオイド受容体陽性神経回路の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      奥宮太郎、今吉格、日置寛之、西村知華、矢和多智、影山龍一郎、髙橋良輔、渡邉大
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 扁桃体中心核におけるソマトスタチン陽性GABA作動性神経細胞の多様性2019

    • 著者名/発表者名
      森川勝太、香取和生、佐々木拓哉、日置寛之、田村英紀、池谷裕二
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] 神門への鍼治療は恐怖文脈条件付けしたマウスのすくみ反応を減弱させる2019

    • 著者名/発表者名
      黄晶媛、小池正人、日置寛之
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Parallel hypothalamic inputs to the hippocampus selectively modulate contextual and social memory.2019

    • 著者名/発表者名
      Gu Mingxiao, Chen Shuo, He Linmeng, Zheng Weiyi, Huang Arthur J.Y., Adam Z. Weitemier, Polygalov Denis, Namiki Kana, Hama Hiroshi, Hiroyuki Hioki, Miyawaki Atsushi, Thomas J. McHugh
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] A hypothalamic novelty hub in the mammalian brain.2019

    • 著者名/発表者名
      He Linmeng, Chen Shuo, Gu Mingxiao, Zheng Weiyi, Huang Arthur J.Y., Adam Z. Weitemier, Polygalov Denis, Namiki Kana, Hama Hiroshi, Hiroyuki Hioki, Miyawaki Atsushi, Thomas J. McHugh
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified ScaleS method.2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hioki, Kenta Yamauchi, Shinichiro Okamoto, Kaoru Isa, Yoko Ishida, Aya Takenaka, Megumu Takahashi, Jungwon Hwang, Atsushi Yoshida, Yasuo Uchiyama, Masato Koike, Tadashi Isa, Takahiro Furuta
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium (RBIS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluorescent glass pipettes for optically targeted electrophysiological recordings.2019

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Kazuki, Ebina Teppei, Fuji Naoki, Konishi Kuniaki, Sato Yu, Kashima Tetsuhiko, Nakano Risako, Hioki Hiroyuki, Takeuchi Haruki, Yumoto Junji, Matsuzaki Masanori, Ikegaya Yuji
    • 学会等名
      The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating the effects of chondroitin sulfate on dendritic spines of pyramidal neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Takahiro, Kerever Aurelien, Suzuki Yuji, Kato Kana, Toyoda Miwako, Saitow Fumihito, Suzuki Hidenori, Hioki Hiroyuki, Hirasawa Eri
    • 学会等名
      The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified scales method.2019

    • 著者名/発表者名
      Hioki Hiroyuki, Yamauchi Kenta, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Furuta Takahiro
    • 学会等名
      The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level by using a Modified ScaleS Method.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Kenta, Furuta Takahiro, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Hioki Hiroyuki
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://juntendo-cellbio.jp

  • [産業財産権] 顕微鏡への観察標本セット用具及び方法2019

    • 発明者名
      日置寛之
    • 権利者名
      日置寛之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-109509
  • [産業財産権] 標的タンパク質のイメージング方法2019

    • 発明者名
      日置寛之、山内健太、石田葉子
    • 権利者名
      日置寛之、山内健太、石田葉子
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-205623

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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