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2018 年度 実績報告書

大脳新皮質第5層のgap junctionネットワークによる皮質内基本構造形成

研究課題

研究課題/領域番号 16K14565
研究機関鹿児島大学

研究代表者

中川 直  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)

研究分担者 米田 泰輔  生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特任助教 (40709218)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードgap junctionネットワーク / ギャップ結合 / 大脳皮質 / 発達期 / 同期活動
研究実績の概要

本研究課題では、発達期の大脳皮質第5層gap junction (GJ) ネットワークを詳細に解析した。第5層の2種類の主要な興奮性細胞であるsubcerebral projection neuron(SCPN)とcallosal projection neuron(CPN)は、それぞれ①同じ種類の細胞と選択的に結合する、②近傍に位置するおよそ半数もの同種の細胞と結合する、③脳表に対し垂直に位置する細胞と結合しやすい、というGJ結合性を持っていた。このGJ結合特異性は、大脳皮質の機能単位だと考えられるマイクロカラム構造の形態的特徴と酷似していることから、マイクロカラム構造の有力な形成メカニズムであるとして他の実験結果とともに投稿し、サイエンス誌に2017年11月に受理された。また、GJネットワークがもたらす電気的結合と同期発火が顕著に遅いことを明らかにし、Neuroscience誌に投稿、2019年2月に受理された。
次のステップとして、GJネットワークを人為的に操作したマウスの脳を調べた。GJを構成するコネキシンのドミナント・ネガティブ変異体を強制発現させる方法で、第5層のGJ結合を顕著に阻害できることを確かめた後、この操作を行ったマウスでSCPNとCPNの分布を調べたところ、目立った変化は見られなかった。この結果は、用いた変異体コネキシンが、電気的結合は阻害するものの接着因子としての機能は維持されるものであったため、細胞分布パターンには影響が見られなかった可能性が考えられる。今後、SCPNとCPNが発現するコネキシンサブタイプを特定し、その発現制御を行うことで、細胞分布パターン形成への関与を調べる。一方、上記の変異体コネキシンは、電気的結合阻害によって同期活動を抑制するため、活動依存的な発達とシナプス形成への影響は十分に考えられ、今後の詳細な解析が必要である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Slow Dynamics in Microcolumnar Gap Junction Network of Developing Neocortical Pyramidal Neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Nao、Hosoya Toshihiko
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 406 ページ: 554~562

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2019.02.013

    • 査読あり
  • [学会発表] Gap junction network of excitatory neurons in the developing neocortex2018

    • 著者名/発表者名
      Nao Nakagawa, Toshihiko Hosoya
    • 学会等名
      The 49th NIPS International Symposium "Ion channels: looking back, seeing ahead"
    • 国際学会
  • [図書] 大脳皮質の単位回路2018

    • 著者名/発表者名
      細谷俊彦,中川直,米田泰輔,丸岡久人
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      医学書院

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公開日: 2019-12-27  

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