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2013 年度 実績報告書

マウス嗅覚系における神経回路の発生・再生ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 23680038
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

今井 猛  独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, チームリーダー (70509851)

研究期間 (年度) 2011-11-18 – 2014-03-31
キーワード樹状突起 / 刈り込み / NMDA受容体 / GABA / 神経活動
研究概要

嗅球の糸球体において、嗅神経細胞軸索から入力された匂い情報は2次神経細胞である僧帽・房飾細胞へと受け渡される。僧帽・房飾細胞は唯一の主樹状突起を単一の糸球体へと伸ばして興奮性入力を受け取ると共に、複数の側方樹状突起を伸ばして顆粒細胞から抑制性入力を受ける。このような樹状突起の形態形成は生後数日の間に確立される。生後2日目までは僧帽細胞の複数の樹状突起が複数の糸球体に伸びているが、生後3-4日目に樹状突起の刈り込みが起こり、生後6日目までにほとんどの僧帽細胞が単一の主樹状突起を有するようになることが判明している。このような刈り込みプロセスは、嗅球において匂い情報の”混線”を防ぐ上で極めて重要だが、どのように制御されているのかは全く不明である。
これまで、この刈り込みプロセスに匂い刺激は必要無いことが示唆されていたが、我々は匂いによらない神経活動の関与について検討するため、内向き整流性K+チャネルKir2.1を過剰発現させ、神経活動を抑えたときの発達プロセスについて調べた。この結果、神経活動阻害をすることで僧帽細胞主樹状突起の刈り込みが阻害されること、側方樹状突起の伸長が阻害されることが明らかになった。このような形態異常は、我々が新しく開発した組織透明化試薬SeeDBを用いることで定量的に示された。
更に、神経活動がシナプス入力に依存する可能性について検討したところ、NMDA受容体およびGABAA受容体の関与が判明した。特に、GABAA受容体は興奮性作用が重要であることが判明した。更にテタヌストキシンを用いた神経伝達阻害実験により、嗅神経細胞からの入力が重要であることが判明した。以上の結果から、嗅神経細胞からの自発神経活動がグルタミン酸とGABAの両方の作用を制御して僧帽・房飾細胞に神経活動を生じ、その結果、選択的樹状突起刈り込みが制御されていることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Optical clearing of fixed brain samples using SeeDB2014

    • 著者名/発表者名
      Ke M-T, Imai T
    • 雑誌名

      Current Protocols in Neuroscience

      巻: 66:2.22 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1002/0471142301.ns0222s66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Agonist-Independent GPCR Activity Regulates Anterior-Posterior Targeting of Olfactory Sensory Neurons2013

    • 著者名/発表者名
      Nakashima A, Takeuchi H, Imai T, Saito H, Kiyonari H, Abe T, Chen M, Weinstein LS, Ron Yu C, Storm DR, Nishizumi H, Sakano H
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 154 ページ: 1314-1325

    • DOI

      10.1016/j.cell.2013.08.033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A major allogenic leukocyte antigen in the agnathan hagfish2013

    • 著者名/発表者名
      Takaba H, Imai T, Miki S, Morishita Y, Miyashita A, Ishikawa N, Nishizumi H, Sakano H
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 ページ: 1716

    • DOI

      10.1038/srep01716

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quartz-Seq: a highly reproducible and sensitive single-cell RNA sequencing method, reveals non-genetic gene-expression heterogeneity.2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sasagawa, Itoshi Nikaido, Tetsutaro Hayashi, Hiroki Danno, Kenichiro D Uno, Takeshi Imai and Hiroki R Ueda
    • 雑誌名

      Genome Biology

      巻: 14 ページ: R31

    • DOI

      10.1186/gb-2013-14-4-r31

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SeeDB: a simple and morphology-preserving optical clearing agent for neuronal circuit reconstruction2013

    • 著者名/発表者名
      Meng-Tsen Ke , Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1154-1161

    • DOI

      10.1038/nn.3447

    • 査読あり
  • [学会発表] Widespread glomerular responses to nasal airflow in the mouse olfactory system2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwata, Takeshi Imai
    • 学会等名
      43rd Annual MeetingSociety for Neuroscience 2013
    • 発表場所
      San Diego, California
    • 年月日
      20131109-20131113
  • [学会発表] Roles of widespread glomerular responses to the nasal airflow2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwata, Takeshi Imai
    • 学会等名
      第11回国際シンポジウム「味覚嗅覚の分子神経機構」
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20131101-20131102
    • 招待講演
  • [学会発表] SeeDB: a simple and morphology-preserving optical clearing agent for neuronal circuit reconstruction2013

    • 著者名/発表者名
      Meng-Tsen Ke, Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
    • 学会等名
      ECRO2013
    • 発表場所
      Leuven, Belgium
    • 年月日
      20130826-20130829
  • [学会発表] Differential wiring of sister mitral cells in the olfactory bulb revealed by a novel optical clearing agent, SeeDB2013

    • 著者名/発表者名
      Meng-Tsen Ke, Takeshi Imai
    • 学会等名
      神経科学学会Neuro2013
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      20130620-20130623
  • [学会発表] In vivo two-photon Ca2+ imaging of spontaneous neuronal activity in the mouse olfactory bulb2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwata, Takeshi Imai
    • 学会等名
      神経科学学会Neuro2013
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      20130620-20130623
  • [学会発表] SeeDB: an aqueous optical clearing agent for imaging intact fluorescence and morphology in the mouse brain2013

    • 著者名/発表者名
      Meng-Tsen Ke, Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
    • 学会等名
      第46回日本発生生物学会
    • 発表場所
      島根県松江市
    • 年月日
      20130528-20130531
  • [備考] 感覚神経回路形成研究チーム

    • URL

      http://www.cdb.riken.jp/jp/02_research/0202_creative26.html

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公開日: 2015-05-28  

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