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2012 年度 実績報告書

グリア細胞活動が大脳皮質可塑性に果たす役割をin vivoで解明する

研究課題

研究課題/領域番号 23700399
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

高田 則雄  慶應義塾大学, 医学部, 特任講師 (50415212)

キーワードグリア細胞 / in vivo / 2光子励起顕微鏡 / シナプス可塑性 / 大脳皮質 / 脳血流 / マウス / カルシウム
研究概要

従来、脳の情報処理は神経細胞だけが担っていると考えられていた。グリア細胞は支持細胞として、神経細胞への栄養供給などに携わっているだけと想定されていた。近年の研究によって、グリア細胞が脳情報伝達に関与する可能性が指摘されていた。本研究以前には、脳切片を用いた研究しか報告されておらず、その上、全く相反する結果が報告されていた(シナプス可塑性にグリア細胞のカルシウム活動が関与するとの論文と、全く関連しないとの論文)。そこで本研究課題では、シナプス可塑性にグリア細胞が関与しているかどうかを、生きているマウスで検証することを目的とした。そのために麻酔下マウスの大脳皮質においてシナプス可塑性を誘導する手法をまず確立した。その方法とは、マウスのヒゲ刺激と大脳皮質下神経核であるマイネルト基底核への電気刺激を繰り返し行う方法である。この手法を用いて、シナプス可塑性誘導最中における大脳皮質脳細胞(神経細胞およびグリア細胞)の細胞内カルシウム動態を二光子顕微鏡観察を用いて計測した。また、微小透析法を用いた細胞外D-セリン濃度計測およびレーザードップラー血流計を用いた血流量計測も行った。シナプス可塑性に対するグリア細胞のカルシウム活動の関与を調べるために、アストロサイトのカルシウム活動が消失している遺伝子改変マウスに対しても上述の計測を行った。この結果以下を見つけた:大脳皮質にて可塑性誘導時にグリア細胞がカルシウム活動を示すこと;この活動に伴って細胞外D-セリン濃度が上昇すること;遺伝子改変マウスでは可塑性が消失していること;遺伝子改変マウスではD-セリン濃度上昇も見られないこと;遺伝子改変マウスの脳血流応答は野生型と同様であること。以上の結果から、グリア細胞のカルシウム活動がシナプス可塑性に大切であると結論した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Cerebral blood flow modulation by basal forebrain or whisker stimulation can occur independent of large cytosolic Ca2+ signaling in astrocytes2013

    • 著者名/発表者名
      Norio TAKATA, Terumi Nagai, Katsuya Ozawa, Yuki Oe, Katsuhiko Mikoshiba, Hajime Hirase
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: - ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [学会発表] 前脳基底部刺激および感覚刺激はアストロサイトCa2+シグナルとは独立に脳血流変化を起こす

    • 著者名/発表者名
      高田則雄、永井てるみ、小澤克也、御子柴克彦、平瀬肇
    • 学会等名
      第36回日本神経科学会
    • 発表場所
      京都・国立京都国際会館
  • [学会発表] 光遺伝学を用いたチャネルロドプシン発現アストロサイトの活性化は神経細胞を発火させる

    • 著者名/発表者名
      吉田慶多朗、徐明、田中謙二、三村將、高田則雄
    • 学会等名
      第90回日本生理学会
    • 発表場所
      東京都・タワーホール船堀
  • [学会発表] Astrocytes transform cholinergic modulation to cortical plasticity in vivo

    • 著者名/発表者名
      高田則雄
    • 学会等名
      新学術・脳内環境・第1回若手国際シンポジウム
    • 発表場所
      京都府・京都平安ホテル
    • 招待講演
  • [学会発表] Astrocyte Ca2+ activity transforms cholinergic modulation to cortical plasticity in vivo

    • 著者名/発表者名
      高田則雄
    • 学会等名
      第34回日本神経科学会
    • 発表場所
      愛知県・名古屋国際会議場
    • 招待講演
  • [学会発表] ChR2-induced astrocytic depolarization augments neuronal activities in vivo

    • 著者名/発表者名
      Norio Takata, Ko Matsui, Masaru Mimura, Kenji F. Tanaka
    • 学会等名
      The 4th Biennial Symposium on Brain and Mind Research in the Asia-Pacific (APRU-BMAP 2012)
    • 発表場所
      東京都・慶応義塾大学三田キャンパス
  • [図書] Optical imaging of cortical circuit dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Norio Takata, Yoshiaki Shinohara, Masamichi Ohkura, Tsuneko Mishima, Junichi Nakai, Hajime Hirase
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2014-07-24  

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