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2018 年度 実績報告書

Gap junctionが形成する樹状突起の網を脳の神経回路に正しく組み込む

研究課題

研究課題/領域番号 18H02529
研究機関熊本大学

研究代表者

福田 孝一  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (50253414)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードgap junction / 歯状回 / パルブアルブミン / GABA / インターニューロン / フィードバック
研究実績の概要

本研究課題では、新皮質の各領域・各層における検討と、海馬体における解析の双方を目標としているが、予備的研究を行なった結果、海馬体における検討から着手することにした。その理由は、これまで私が大脳皮質において得た結果と異なる興味深い性質が海馬に見出される可能性が判明したからである。加えて、入力と出力のどちらにおいても海馬体は整然とした層を形成していることから、新皮質に比べてより詳細な解析と結果の解釈が可能となるからである。そこで今年度は海馬体の入力部位である歯状回に焦点をあてた。
パルブアルブミン陽性GABAニューロン(PVニューロン)は、海馬と新皮質におけるもっとも主要なインターニューロンであり、標的細胞の出力を制御する。このPVニューロンの樹状突起がGap junctionにより網の目のように連結していることを、これまで私は新皮質と海馬CA1領域で示してきた。未解明であった歯状回における検討から(1)PVニューロンの細胞体は顆粒細胞層とhilusの境界面に平行な二次元的分布をしていること、(2)basal側(hilus側)に伸びる樹状突起も同境界面に平行な狭い空間に二次元的に広がること、(3)basal側樹状突起間にはGap junctionが密に存在していること、(4)Gap junctionの細胞体からの距離は100ミクロン以内のものが多く、spikeletやシナプス後電位を容易に伝達する可能性があることを明らかにした。さらに顆粒細胞の軸索終末が、PVニューロンのbasal側樹状突起網を通過する際に密なbouton contactを形成することを見出した。以上の構造は、歯状回におけるGap junctionネットワークが、歯状回のフィードバック回路により直接駆動される制御活動の中に位置づけられることを強く示唆する。この成果を第124回日本解剖学会シンポジウムで発表した。

現在までの達成度 (区分)
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

歯状回における研究を順調に進められた。また大脳皮質バレル野におけるgap junctionの解析を国際雑誌に出版した。

今後の研究の推進方策

歯状回における研究をさらに推進する。前年度に得たGap juncionの空間的分布様式の定性的所見を、さらに定量的に検討する。また新たに電子顕微鏡的解析を加えることで、歯状回におけるGap junctionの微細形態学的特徴を明らかにするとともに、PVニューロンへの入力構造を電子顕微鏡レベルで解明する。

  • 研究成果

    (6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 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Gap junctions interconnect different subtypes of parvalbumin-positive interneurons in barres and septa with connectivity unique to each subtype2019

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu N, Nishi A, Fukuda T
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 29 ページ: 1414-1429

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy038

    • 査読あり
  • [学会発表] 海馬と新皮質の制御系を構成するGABAニューロンがギャップ結合を介して連結するネットワークを既知の神経回路にいかに組み込むか?2019

    • 著者名/発表者名
      福田孝一
    • 学会等名
      第124回日本解剖学会総会・全国学術集会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 体性感覚野ミニバレル領域におけるパルブアルブミン陽性ニューロンの分布と形態の3次元的解析2019

    • 著者名/発表者名
      重松直樹、福田孝一
    • 学会等名
      第124回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] 形と機能の本質に迫るためのさまざまな顕微鏡解析技法2018

    • 著者名/発表者名
      福田孝一
    • 学会等名
      第60回日本顕微鏡学会九州支部集会・学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Gap junctions mediate the connectivity among different subtypes of parvalbumin-positive interneurons in layer 4 of the mouse barrel cortex.2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shigematsu, Takaichi Fukuda
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] マウス線条体内の新しい領域区分におけるparvalbumin陽性GABAニューロンの分布様式2018

    • 著者名/発表者名
      片山佐知子、宮本雄太、福田孝一
    • 学会等名
      日本解剖学会第74回九州支部学術集会

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公開日: 2019-12-27  

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