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2019 年度 実施状況報告書

記憶の固定化を支える海馬出力路‐嗅内皮質V層の回路構造を最新技術で探る

研究課題

研究課題/領域番号 19K06917
研究機関東北大学

研究代表者

大原 慎也  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10570038)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード内側嗅内皮質 / 外側嗅内皮質 / 局所回路
研究実績の概要

記憶の固定化には、内側嗅内皮質(MEC)と外側嗅内皮質(LEC)を介した海馬から大脳皮質への海馬出力路が重要な役割を果たすと考えられている。記憶の固定化を実現する神経基盤を同定するため、本研究ではMECとLECが形成する海馬出力路の回路構成の解明を目指す。
2019年度は海馬出力回路を構成する3つの要素、すなわち①海馬から嗅内皮質Vb層への投射、②Vb層ニューロンの局所回路、及び③Va層ニューロンから大脳皮質への投射のうち、②局所回路に着目した。具体的には、嗅内皮質Vb層ニューロンの形態観察、及びVb層とVa層を繋ぐ“Vb-Va路”の機能的結合を調べることで、Vb層ニューロンが形成する局所回路の構造の違いをMECとLEC間で比較した。まず、Vb層ニューロンを選択的に標識し、Va層における標識軸索の分布をMECとLECで調べた。その結果、LEC Va層でのみ標識軸索が密に確認され、Vb-Va路がLECにおいて顕著であることが予想された。次に、この形態的特徴に基づく予想が正しいのか、脳スライス標本を用いて調べた。具体的には、Vb層ニューロンにチャネルロドプシンを発現させ、光刺激に対するVa層ニューロンの応答をパッチクランプ法により計測した。その結果、Va層ニューロンの応答がLECにおいて確認された一方、MECでは確認されなかった。これらの結果より、嗅内皮質Vb層ニューロンの局所回路はMECとLECで異なり、LECでのみVb層ニューロンがVa層ニューロンに入力することが示された。
これまでの研究から、海馬出力路の回路構成はMECとLECで似ており、腹側海馬で処理された情報はMEC/LECのVb-Va路を介して皮質領域に送られると考えられている。本研究結果はこれに反するものであり、MECとLECが異なる局所回路により海馬情報を処理することを示唆する興味深い解剖学的知見である。

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

当初の予定通り、海馬出力回路は3つの要素のうち、「②Vb層ニューロンの局所回路」を2019年度に明らかにした。この研究結果は、MECとLECにおける局所回路の違い明確に示す初めての研究結果である。

今後の研究の推進方策

2019年度の研究で、MEC Va層ニューロンがVb層ニューロンからの入力を受けないという予想外の結果が得られた。これにより、MEC Va層ニューロンがどのような情報を処理しているのかという新たな疑問が生じた。そこで、2020年度は海馬出力回路は3つの要素のうち「①海馬から嗅内皮質への投射」について調べ、MEC Va層への入力を明らかにすると共に、MECとLECへの入力の違いを調べる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Kavli Institute for Systems Neuroscience(ノルウェー)

    • 国名
      ノルウェー
    • 外国機関名
      Kavli Institute for Systems Neuroscience
  • [雑誌論文] Entorhinal Layer II Calbindin-Expressing Neurons Originate Widespread Telencephalic and Intrinsic Projections2019

    • 著者名/発表者名
      Ohara Shinya、Gianatti Michele、Itou Kazuki、Berndtsson Christin H.、Doan Thanh P.、Kitanishi Takuma、Mizuseki Kenji、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 13 ページ: 54

    • DOI

      10.3389/fnsys.2019.00054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neurons and networks in the entorhinal cortex: A reappraisal of the lateral and medial entorhinal subdivisions mediating parallel cortical pathways2019

    • 著者名/発表者名
      Nilssen Eirik S.、Doan Thanh P.、Nigro Maximiliano J.、Ohara Shinya、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Hippocampus

      巻: 29 ページ: 1238~1254

    • DOI

      10.1002/hipo.23145

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Convergent Projections from Perirhinal and Postrhinal Cortices Suggest a Multisensory Nature of Lateral, but Not Medial, Entorhinal Cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Doan Thanh P.、Lagartos-Donate Maria J.、Nilssen Eirik S.、Ohara Shinya、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 29 ページ: 617~627.e7

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.09.005

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 外側嗅内皮質と内側嗅内皮質Vb層が形成する局所回路の構造的差異2019

    • 著者名/発表者名
      S. OHARA, R. R. NAIR, S. BLANKVOORT, C. KENTROS, M. P. WITTER
    • 学会等名
      第42回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Differences in intrinsic connectivity patterns of layer Vb neurons between the lateral and medial entorhinal cortex2019

    • 著者名/発表者名
      S. OHARA, R. R. NAIR, S. BLANKVOORT, C. KENTROS, M. P. WITTER
    • 学会等名
      Society of Neuroscience 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Local circuits of layer Vb neurons in the lateral and medial entorhinal cortex2019

    • 著者名/発表者名
      S. OHARA
    • 学会等名
      SPRING HIPPOCAMPAL RESEARCH CONFERENCE
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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