運動皮質の神経回路:回路網解析から理論構築へ向けて

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22300113
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 金子 武嗣 京都大学, 医学研究科, 教授 (90177519)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 神経解剖学 / 運動皮質 / 神経回路網 / 遺伝子工学 / 理論構築

研究概要

本研究では、トランスジェニック動物・ウィルスベクターなどの遺伝子工学と細胞内電極・ホールセルクランプ法などの細胞内染色の技術を組み合わせて、運動関連大脳皮質の神経回路を主として形態学的に解析した。その結果を総合して、大脳皮質には「視床 -> 4層 -> 2/3 層 -> 5 層 -> 皮質下出力」または「視床 -> 4層 -> 2/3 層 -> 他の皮質領域」と進むフィードフォワード情報処理系回路と「視床 -> 4層 -> 6層 -> 視床」と反響神経回路を形成する力学系回路が一部重なり合って埋め込まれていることを提案した。とくに運動系皮質では、上記の情報処理系が小脳情報を処理するのに加えて、基底核由来の IZ, VM を介した1層への視床皮質入力が錐体細胞の尖状樹状突起に入力して運動の準備などに役立っているのではないかと考えられた。さらに、力学系回路は運動制御に必要とされる自律性を可能にしているのであろうと思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Correlative analysis of immunoreactivity in confocal laser-scanning microscopy and scanning electron microscopy with focused ion beam milling (2013)
  • 著者名/発表者名: Sonomura T, Furuta F, Nakatani I, Yamamoto Y, Unzai T, Matsuda W, Iwai H, Yamanaka A, Uemura M, Kaneko T
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: vol. 7
  • DOI: DOI:10.3389/fncir.2013.00026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat (2013)
  • 著者名/発表者名: Ge S-N, Li Z-H, Tang J, Ma Y, Hioki H, Zhang T, Lu Y-C, Zhang F-X, Mizuno N, Kaneko T, Liu Y-Y, Lung MSY, Gao G-D,Li J-L
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.1007/s00429-012-0495-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quantitative analy- sis of axon bouton distribution of subthal- amic nucleus neurons in the rat by single neuron visualization with a viral vector. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koshimizu Y, Fujiyama F, Nakamura KC, Furuta T, Kaneko T
  • 雑誌名: The Journal of Comparative Neurology 巻: vol. 521(no. 9) ページ: 2125-2146
  • DOI: DOI:10.1002/cne.23277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hioki H, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: vol. 33 (no. 2) ページ: 544-555
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.2255-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Replicating receptive fields of simple and complex cells in primary visual cortex in a neuronal network model with temporal and population sparseness and reliability. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Aoyagi T, Kaneko T
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: vol. 24 (no. 10) ページ: 2700-2725
  • DOI: DOI:10.1162/NECO_a_00341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of gephyrin-immunoreactivity in the trigemi- nal motor nucleus: An immunohistochemical study in the rat. (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Zhihong, Ge Shunnan, Zhang Fuxing, Zhang Ting, Mizuno N, Hioki H, Kaneko T, Gao Guodong, Li Jinlian
  • 雑誌名: Anatomical Record 巻: vol. 295 (no. 4) ページ: 641-651
  • DOI: DOI:10.1002/ar.22426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parvalbuminproducing cortical Interneurons receive inhibitory inputs on Proximal portions and cortical excitatory inputs on distal dendrites. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kameda H, Hioki H, Tanaka YH, Tanaka T, Sohn J, Sonomura T, Furuta T,Fujiyama F, Kaneko T
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: vol. 35 (no. 6) ページ: 834-854
  • DOI: DOI:10.1111/j.1460-9568.2012.08027.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological analysis of thalamocortical axon fibers of rat posterior thalamic nuclei: A single neuron tracing study with viral vectors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohno S, Kuramoto E, Furuta T, Hioki,H Tanaka YR, Fujiyama F, Sonomura T,Uemura M, Sugiyama K, Kaneko T
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: vol. 22 ページ: 2840-2857
  • DOI: DOI:10.1093/cercor/bhr356 .2012.08027.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local connections of excitatory neurons to corticothalamic neurons in the rat barrel cortex. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka YR, Tanaka YH, Konno M,Fujiyama F, Sonomura T, Okamoto-FurutaK, Kameda H, Hioki H, Furuta T,Nakamura KC, Kaneko T
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: vol. 31 (no. 50) ページ: 18223-28236
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.3139-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local connections of excitatory neurons in motor-associated cortical areas of the rat
  • 著者名/発表者名: Kaneko T
  • 雑誌名: Frontier in Neural Circuits 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.3389/fncir.2013.00075
  • 査読あり
• [学会発表] 運動系視床皮質投射の神経回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子, 藩世秀, 大野幸, 田中康裕、 雲財知, 古田貴寛, 日置寛之, 中村公一、 藤山文乃, 金子武嗣
  • 学会等名: 第118回 日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20130328-30
• [学会発表] Excitatory and Inhibitory Inputs to Parvalbumin-Expressing Interneurons in the Mouse Primary Motor Cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之, 王濤, 孫在隣, 岡本慎一郎, 亀田浩司, 倉本恵梨子, 藤山文乃, 金子武 嗣
  • 学会等名: 第118回 日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20130328-30
• [学会発表] Sensory representation of corticothala- Mic projection neurons in layer VI in the vibbrisal barrel cortex of waking rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: 平井大地 , 古田貴寛 , 金子武嗣
  • 学会等名: 第118回 日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20130328-30
• [学会発表] リカレント結合ニューロン系の確率ダイナミクスにおいて局所的学習を可能にする条件について。 (2013)
  • 著者名/発表者名: 早川隆, 青柳富誌雄, 金子武嗣
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Optogenetic stimulation of neurons in the preoptic area inhibits metabolic heat production. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiko Nakamura, Hiroyuki Hioki, Naoya Kataoka, Takeshi Kaneko,Kazuhiro Nakamura
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 横浜市立大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron (2012)
  • 著者名/発表者名: Hioki H, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J,Kuramoto E,Fujiyama F, T.Kaneko T
  • 学会等名: The 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans MI, USA
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] Preprodynorphin-producing neocortical interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-expressing neurons (2012)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T
  • 学会等名: The 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, MI, USA.
  • 年月日: 20121013-17
• [学会発表] 大脳皮質ソマトスタチン陽性抑制性細胞の 一部はプレプロダイノルフィンを産生する (2012)
  • 著者名/発表者名: 孫在隣,日置寛之,岡本慎一郎,金子武嗣
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 視床下部-延髄投射ニューロンの光刺 激による褐色脂肪熱産生の惹起 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和弘、片岡直也、日置寛之、金子武 嗣
  • 学会等名: 温熱生理研究会
  • 発表場所: 生理学研究所、岡崎
  • 年月日: 20120904-05
• [学会発表] Sparsity conditions for local learning algorithms on recurrent neuronal networks: Recurrent Infomax as an example.
  • 著者名/発表者名: Hayakawa T, Kaneko T,Toshio Aoyagi
• [備考]
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp