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2021 年度 実施状況報告書

新生仔生体イメージングによる大脳皮質回路形成における自発的同期活動の役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06876
研究機関熊本大学

研究代表者

水野 秀信  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)

研究分担者 玉川 直 (中川直)  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード2光子イメージング / カルシウムイメージング
研究実績の概要

発達期の大脳皮質では感覚入力に依存しない自発的神経活動が見られる。しかし、これまでの知見は主に固定組織または培養組織の実験で得られてきたため、生体内で自発的神経活動が回路形成にどのように関わるかは不明な点が多い。
これまでの研究で、2光子顕微鏡生体イメージングを用い、新生仔の体性感覚野第4層の神経細胞群に自発的な同期神経活動が存在することを発見していた。本研究の目的は、①自発的同期神経活動に関わる分子メカニズムを明らかにすること、②自発的同期神経活動と第4層神経回路形成の関連を明らかにすることであった。
2020年度までの研究で、①については、NMDA型グルタミン酸受容体の必須サブユニットNR1をノックアウトした第4層神経細胞において、自発的同期神経活動の同期レベルが低下していることを見出した。この結果は、自発的同期神経活動の強化にNMDA型グルタミン酸受容体が関わる事を示している。一連の研究成果は北米神経科学学会誌に発表した(Mizuno et al., The Journal of Neuroscience 2021、単独責任著者論文)。②については、第4層神経細胞の自発的神経活動と細胞形態を同時に生体タイムラプス観察する条件を洗練することで、両者の相関を解析することが可能となった。
2021年度は、②について、第4層神経細胞の自発的神経活動と細胞形態発達の因果関係を調べるための生体光遺伝学法の開発を進めた。2022年度は開発した生体光遺伝学法を用いる事で、②の研究を完成させることを目指す。

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

研究②について、生体光遺伝学法の開発を進める事ができたため。

今後の研究の推進方策

研究②を完成させる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] EPFL(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      EPFL
  • [学会発表] 発達期大脳皮質第4層における神経細胞動態と活動様式のイメージング(兼シンポジウムオーガナイザー)2021

    • 著者名/発表者名
      水野秀信
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会 [1S02a] 神経活動依存的なネットワーク形成:細胞間コミュニケーションから細胞内分子シグナルまで
  • [学会発表] Role of Ras-GAP During Neuronal Circuit Development in the Barrel Cortex Layer IV2021

    • 著者名/発表者名
      Madhura Subba Rao, Hiromi Mizuno, Takuya Sato, Takuji Iwasato, Hidenobu Mizuno
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
  • [備考] 水野研究室ホームページ

    • URL

      https://mizunolab.com/

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公開日: 2022-12-28  

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