| 研究課題/領域番号 |
20K06869
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
侯 旭濱 新潟大学, 医歯学系, 特任助教 (00584765)
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| 研究分担者 |
菱田 竜一 新潟大学, 脳研究所, 准教授 (90313551)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 抑制性ニューロン局所回路 / 樹状突起 / 電流源密度 / 視覚弁別記憶課題 / Coactosin / 超解像顕微鏡(SIM) / アクチン重合 |
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| 研究実績の概要 |
抑制性ニューロンは形態や機能により十種類以上の細胞種に分類され、特性に合わせて異なる情報伝達の分岐点として働く。すなわち、個々の経験によって抑制性ニューロンの分化に偏りが生じると、臨界期の回路形成や、後の情報処理に影響を与えると推測される。これまでに、抑制性ニューロンの多様な細胞種を規定する仕組みは分かっておらず、さらに分化に偏りが生じた際の弊害も明らかになっていない。我々は、生後に発現する抑制性ニューロンの形態分化因子を同定しており、本研究において、生後における抑制性ニューロンの形態形成と機能形成のメカニズムについて明らかにする。樹状突起の分岐点におけるCoactosin依存的な多極性形態の形成機構を明らかにするためには、これまでに、抑制性ニューロンの形態形成メカニズムは分かっておらず、経験依存的な仕組みを分子発生学の視点から解明する。分子メカニズムとして、Coactosinがアクチン重合を促進することは、欠損におけるF-actinの重合異常や他のアクチン因子との生化学的な競合解析、成長円錐におけるアクチン束(F-actin bundle)との結合、突起形成部位における局在(超解像顕微鏡(SIM))などから確認した。さらに、in utero electroporation法を応用し、脳深部の単一細胞に遺伝子を導入する方法を開発した。これら方法を用いれば抑制性ニューロンの形態形成メカニズムを分子発生学の視点から進めた。その局在の経時変化を解析することで、Coactosinが多極性の形態特性をどのように寄与するかを解析する。
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| 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
Coactosin依存的な多極性形態の形成機構を明らかにするためには、これまでに、抑制性ニューロンの形態形成メカニズムは分かっておらず、経験依存的な仕組みを分子発生学の視点から解明した。申請者は、アクチン結合因子CoactosinがPV細胞に特異的に発現し、PV細胞の多極性形態の獲得に必須であることを見出している。まず、軸索の先端にある運動性の高い成長円錐を用いてCoactosinのアクチンフィラメントにおける局在を解析した。伸びる神経突起先端(成長円錐)のアクチン細胞骨格制御因子の動きを超高解像で可視化に成功した。超解像顕微鏡(SIM)を用いた観察では、アクチン重合因子は成長円錐のアクチン束へ局在し、重合を促進することを初めて動画で捉え、動眼神経軸索伸長に必要であることを明らかにした。さらに、多チャンネル電極を用い、各層における視覚誘発電位及び単一細胞記録や視覚の弁別課題にも着手し、準備を進める。
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| 今後の研究の推進方策 |
PV細胞の特性の変化は、双極性抑制性ニューロンを増加させ、臨界期だけでなく視覚の情報処理にまで広く影響を与えると推測される。そこで 、皮質全層を網羅する多チャンネル電極を用い、視覚誘発電位及び単一細胞記録を行う。各層における視覚誘発電位の変化から電流源密度を推 定することで、皮質全層にわたる情報伝達の流れ(sink/source)を捉える。さらに 、同時計測した単一細胞記録から、PV細胞の発火頻度を抽出し、電流源密度との関連を検討する。また、周波数領域解析を行い、総合的に局所回路への影響を解析する。 双極性PV細胞が弁別に関与するのかを明らかにするために弁別記憶課題を行う。さらに、高次連合野からのフィードバック調節が、一次視覚野を制御し、視覚応答の情報処理に寄与することに注目する。研究分担者ら開発した経頭蓋フラビン蛋白蛍光法を用い、図形と音の連想記憶を獲得したマウスの応答を記録する。双極性PV細胞を構成する神経回路において、AAV-ChR2/Arch(共同研究)を感染させ、感覚統合の高次認知機能への影響を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
PV細胞の特性の変化は、双極性抑制性ニューロンを増加させ、臨界期だけでなく視覚の情報処理にまで広く影響を与えると推測される。そこで 、皮質全層を網羅する多チャンネル電極を用い、視覚誘発電位及び単一細胞記録を行うため、プレキソンシステムやを用い、さらにCoactosin欠損及び野生型マウスを使って視覚の弁別課題(Go/No-go）および弁別記憶課題を行う為に、物品費として主に計上していた実験使用に掛かる金額を、次年度使用額として繰り越す。
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