嗅覚モチベーション行動を担う機能ドメイン可塑性機構の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03341
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 山口 正洋 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 教授 (60313102)
• 研究分担者: 谷口 睦男 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 准教授 (10304677) ; 村田 芳博 高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 助教 (40377031)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 嗅覚 / 連合学習 / 嗅結節 / シナプス可塑性 / 局所電場電位 / 神経調節因子

研究実績の概要

研究代表者は、マウスの「嗅結節」には匂い学習によって誘引行動をとる際に活性化する前内側ドメインと、忌避行動をとる際に活性化する外側ドメインが個別に存在することを明らかにした。本研究では、これら機能ドメインの活性化に至る神経可塑性メカニズムを、末梢性および中枢性シナプス入力の機能ドメイン特異的な強化と、シナプス入力強化における神経調節因子の役割から明らかにする。本年度は、
①シナプスの構造変化を解析した。梨状皮質からの中枢性シナプス入力を光遺伝学により活性化した際に誘引行動をとるマウスでは、シナプス末端が前内側ドメインで優位に大きなサイズに発達することを見出した。シナプス入力を活性化した際に忌避行動をとるマウスでは、シナプス末端が外側ドメインで優位に大きなサイズに発達していることを見出した。中枢性シナプスがドメイン特異的な構造的可塑性を持つことが判明した。
②嗅球からの末梢性シナプス入力を光遺伝学により活性化した際に誘引行動をとるマウスでは、シナプス末端が前内側ドメインで優位に大きなサイズに発達していることを見出した。末梢性シナプスがドメイン特異的な構造的可塑性を持つことが判明した。
③嗅結節のスライスを作成し、電気刺激および光刺激によって末梢性・中枢性シナプス入力を個別に活性する実験系を確立した。引き続いてオレキシンシグナルはじめ神経調節性シグナルのシナプス特異的な作用に関する解析に着手した。
④末梢性・中枢性シナプス入力双方の高い機能的・構造的可塑性が明らかになったことから、誘引学習から忌避学習への反転学習におけるそれぞれのシナプスの関わりの比較検討に着手した。中枢性シナプス入力の光刺激で誘引行動を学習したマウスに電気ショックを与えて忌避行動に反転させると、前内側ドメインの光刺激に対する応答性が大きく変化することを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito N, Riyadh MA, Ahmad SAI, Hattori S, Kanemura Y, Kiyonari H, Abe T, Furuta Y, Shinmyo Y, Kaneko N, Hirota Y, Lupo G, Hatakeyama J, Abdulhaleem M FA, Anam MB, Yamaguchi M, Takeo T, Takebayashi H, Takebayashi M, Oike Y, Nakagata N, Shimamura K, Holtzman MJ, Takahashi Y, Guillemot F, Miyakawa T, Sawamoto K, Ohta K.
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 13 ページ: eaay7896
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aay7896.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 経験によって匂いの好き嫌いを学習するマウスの嗅覚神経機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] The role of appetite-stimulating signaling molecules in the olfactory cortical region in the odor-induced feeding behavior in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第99回日本生理学会大会
• [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第99回日本生理学会大会
• [学会発表] 嗅球新生ニューロンのシナプス選別を制御するシナプス入力機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口正洋、横井和子、新沼真洋
  • 学会等名: 第18回成体脳ニューロン新生懇談会
• [学会発表] The role of appetite-stimulating signaling molecules in the olfactory behavior in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Activation mechanism of the olfactory tubercle in the odor-guided attractive behavior learning in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Vasopressin suppresses the GABAergic transmission in the mouse accessory olfactory bulb through inhibition of voltage-activated Ca2+ conductance on the granule cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷口睦男, 村田芳博, 山口正洋, 椛秀人
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 匂いに対する誘引行動の代謝シグナルによる調節機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: モハメッド・モンジュルル・アハサン, 村田芳博, 谷口睦男, 山口正洋
  • 学会等名: 第6回食欲・食嗜好研究会
• [学会発表] 匂いの行動学習を担う嗅皮質の神経回路可塑性機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: モハメッド・ファズレイ・ラッビ・シャ, 古賀有里子, 村田芳博, 谷口睦男, 山口正洋
  • 学会等名: 第6回食欲・食嗜好研究会
• [学会発表] 本学医学科学生の辛味検知閾値と受容体遺伝子多型 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村田芳博, 柴野究, 山口正洋, 奥谷文乃
  • 学会等名: 第6回食欲・食嗜好研究会
• [学会発表] Control of reciprocal synaptic transmission by vasopressin V1a receptors in the mouse accessory olfactory bulb: modulation of voltage-activated Ca2+ currents in the granule cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷口睦男, 村田芳博, 山口正洋, 椛秀人
  • 学会等名: 日本味と匂学会第55回大会
• [学会発表] Taste strips法を用いた辛味の検知閾値測定：本学医学生を対象とした一例 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村田芳博, 柴野究, 山口正洋, 奥谷文乃
  • 学会等名: 日本味と匂学会第55回大会
• [学会発表] The role of appetite-regulating signals in the olfactory cortical region in odor-guided feeding behavior in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 日本味と匂学会第55回大会
• [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 日本味と匂学会第55回大会
• [学会発表] Role of appetite-regulating molecules in the olfactory cortical region in the odor-induced feeding behavior in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第73回日本生理学会中国四国地方会
• [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
  • 学会等名: 第73回日本生理学会中国四国地方会