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2021 年度 実績報告書

樹状突起演算および神経発火におけるスパインサイズの非線形効果の定量的解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03347
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

高木 朗子 (林朗子)  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (60415271)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード精神疾患 / シナプス / 神経演算 / NEURONシミュレーション
研究実績の概要

DISC1ノックダウンマウス、Calcineurinノックアウトマウス、Poly (I:C) 投与モデル、NR1ノックアウト(Ke et al, 2016, Cell Rep)を含めた4つの統合失調症モデルで共通に見られた現象は、“巨大なスパイン”が有意に増加するという異常なスパイン体積分布であった。そこで、そこで、このような現象が精神疾患モデルの共通の病態生理であることの普遍性がどの程度あるのか、もしくはあるSubsetだけに見られる現象なのかを検証するために、ゲノムワイドで唯一、統合失調症および自閉症に有意と再現されている遺伝子SETD1Aに注目し、患者と同じ遺伝子変異を再現したSETD1Aモデルマウスに、これまでのマウスモデルと同様の解析を行った。具体的には、生後60日のマウス前頭野領域(PrL)から急性スライス標本を作製し、グルタミン酸アンケージングを用いた単一スパイン刺激を、巨大スパインを含む様々な刺激パターンで行い、同時に樹状突起におけるカルシウムスパイクをCal-520の蛍光値から求め、同時に膜電位および神経発火はホールセルパッチクランプの電気記録を用いて同一細胞より検出した。どのようなシナプス入力が(巨大なスパインへの入力が1か所でもあれば良いのか、複数必要なのか?樹状突起におけるスパインの分布は重要なのか?)、どのような樹状突起イベントを生じ(時間積分、空間積分の定量化)、神経発火を誘発するかを定量した。このような所見をまとめ、現在、投稿準備中である。

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

当初の予定していた実験は完遂し、興味深い所見をえた。そしてこの結果を出版するために投稿の準備が順調に進行したため。

今後の研究の推進方策

論文投稿し、それに伴う論文改定のための実験を行い、本課題で得られた所見の確からしさを高める。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Constructive understanding of multi-scale dynamism of psychiatric disorders2022

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi Akiko
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 175 ページ: 1~2

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.01.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical interrogation of multi-scale neuronal plasticity underlying behavioral learning2021

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi Shinichiro、Hayashi-Takagi Akiko
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 67 ページ: 8~15

    • DOI

      10.1016/j.conb.2020.07.002

    • 査読あり
  • [学会発表] Extra-large spines distort neuronal computation in synaptic disorders.2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi A
    • 学会等名
      Translational Neuroscience Program (TNP) Seminar, Pittsuburg Univ
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extra-large spines distort neuronal computation in synaptic disorders.2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi A
    • 学会等名
      Seminar, Medical University of South Carolina
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extra-large spines distort neuronal computation in synaptic disorders.2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi-Takagi A
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
    • 国際学会
  • [学会発表] 最先端イメージングで迫る精神疾患シナプス病態研究2021

    • 著者名/発表者名
      林 朗子
    • 学会等名
      Psychiatry Symposium(関西医科大学主催)
    • 招待講演
  • [学会発表] なぜ樹状突起スパインのサイズが重要なのか?2021

    • 著者名/発表者名
      林 朗子
    • 学会等名
      第43回日本生物学的精神医学会・第51回日本神経精神薬理学会 合同大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 最先端イメージングで迫る精神疾患シナプス病態研究2021

    • 著者名/発表者名
      林 朗子
    • 学会等名
      第117回日本精神神経学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 樹状突起演算と精神疾患2021

    • 著者名/発表者名
      林 朗子
    • 学会等名
      千里ライフサイエンスセミナー
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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