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2022 年度 実績報告書

嗅覚行動の適応性を担うシナプス可塑性機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22H02734
配分区分補助金
研究機関高知大学

研究代表者

山口 正洋  高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 教授 (60313102)

研究分担者 谷口 睦男  高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 准教授 (10304677)
村田 芳博  高知大学, 教育研究部医療学系基礎医学部門, 助教 (40377031)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワード嗅結節 / 嗅覚行動 / 適応性 / シナプス入力 / 細胞サブタイプ / 反転学習 / 神経調節因子
研究実績の概要

研究代表者は、マウスの「嗅結節」には匂いの誘引行動に関わる前内側ドメインと忌避行動に関わる外側ドメインが存在すること、前内側ドメインのドーパミン受容体1型発現細胞(D1細胞)の活性化が誘引的に、2型発現細胞(D2細胞)の活性化が忌避的に働くことを見出した。本研究は、マウスの嗅覚行動の高い適応性に着目し、適応性を担う神経機構を嗅結節の機能ドメインへの末梢性・中枢性シナプス入力とD1・D2細胞の機能分担に着目して明らかにすることを目的としている。
本年度は、①光遺伝学を用いて嗅球から嗅結節への末梢性シナプス入力、梨状皮質から嗅結節への中枢性シナプス入力を活性化し、えさ報酬との誘引学習、電気ショックとの忌避学習を行い、シナプス末端(軸索末端)の大きさの変化を共焦点顕微鏡にて詳細に解析した。末梢性・中枢性シナプス入力とも、軸索末端は誘引学習の際は前内側ドメイン優位に、忌避学習の際は外側ドメイン優位に大きくなることを明らかにした。②食欲促進ホルモンであるオレキシンの受容体アンタゴニストを嗅結節前内側ドメインに局所投与すると匂いに対して誘引行動をとるマウスが忌避行動をとり、その際に前内側ドメインのD2細胞が優位に活性化することを見出した。③食欲抑制ホルモンであるメラノコルチン4の受容体アゴニストを嗅結節前内側ドメインに局所投与し、匂いに対して誘引行動をとるマウスが忌避行動をとることを見出した。④マウスの嗅結節スライスを作成し、電気刺激に対する局所電場電位記録ができること、頻回電気刺激によって長期増強を起こすことを見出した。

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

嗅覚行動の適応性を担う神経機構を理解するにあたり、神経調節性シグナルによる適応性の研究内容を推進し、更なる解析の基盤となる実験手法を確立できたため。

今後の研究の推進方策

嗅覚行動の適応性を担う嗅結節へのシナプス入力の可塑性、嗅結節の細胞サブタイプの特性理解に向けて、次年度は以下の点を重点的に進める。
①神経調節シグナルによる適応性の実験を更に進め、オレキシン受容体アンタゴニスト、メラノコルチン4受容体アゴニストの投与によるD1・D2細胞活性化の状態を明らかにする。また、マウスの嗅結節スライスに対してこれらの薬剤をアプライし、電気刺激による末梢性・中枢性シナプス入力の可塑性に対する神経調節シグナルの影響を明らかにする。
②適応性のもう一つの観点である反転学習の実験を進める。光遺伝学によるシナプス入力にて誘引学習したマウスを忌避学習させ、その際の嗅結節機能ドメインの活性化の変化を行動中マウスの局所電場電位記録によって検討する。また、そのマウスの還流固定後にシナプス末端の大きさの変化を組織学的に解析する。
③D1・D2細胞の特性についてパッチクランプ法による解析を開始する。D1・D2細胞が蛍光蛋白を発現する遺伝子改変マウスから嗅結節スライスを作成し、蛍光を指標に細胞を特定して電気記録する実験系を樹立する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Risk of eating disorders and the relationship with interest in modern culture among young female students in a university in Bangladesh: a cross-sectional study.2023

    • 著者名/発表者名
      Ahasan MM, Patwari MSQ, Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      BMC Womens Health

      巻: 23 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1186/s12905-023-02186-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The importance of motor imagery ability in determining the optimal focus of attention during motor practice.2022

    • 著者名/発表者名
      Inatomi J, Kataoka S, Hatada S, Yano Y, Hagihara K, Katsura M, Takebayashi H, Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      Asian Journal of Occupational Therapy

      巻: 18 ページ: 173-180

    • DOI

      10.11596/asiajot.18.173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Long-term potentiation induced by 2 Hz burst stimulation at synapses in the olfactory tubercle2023

    • 著者名/発表者名
      Sajib Podder, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      KMS Research meeting
  • [学会発表] フェロモン情報処理におけるバソプレシンの役割…マウス副嗅球顆粒細胞の応答性に対するV1a受容体の作用2023

    • 著者名/発表者名
      谷口 睦男・村田芳博・山口正洋・椛 秀人
    • 学会等名
      KMS Research meeting
  • [学会発表] The role of feeding-related appetite-stimulating signalling molecules in the higher olfactory cortical region in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
  • [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
  • [学会発表] マウス副嗅球顆粒細胞の応答性に対するバソプレッシンV1a受容体の作用2023

    • 著者名/発表者名
      谷口睦男、村田芳博、山口正洋、椛秀人
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
  • [学会発表] Role of feeding-related neuromodulatory molecules in the mouse olfactory cortical regions2023

    • 著者名/発表者名
      Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      第19回 国際シンポジウム 味覚嗅覚の分子神経機構
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of appetite-stimulating signalling molecules in the higher olfactory cortical region in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
  • [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
  • [学会発表] Effect of vasopressin on mitral and granule cell activities at the reciprocal synapse in the mouse accessory olfactory bulb2022

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Taniguchi, Yoshihiro Murata, Masahiro Yamaguchi and Hideto Kaba
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
  • [学会発表] The role of appetite-stimulating signaling molecules in the olfactory behavior in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      日本味と匂学会 第56回大会
  • [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      日本味と匂学会 第56回大会
  • [学会発表] The role of appetite-regulating signals in the olfactory cortical region in odor-guided feeding behavior in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Monjurul Ahasan, Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      食欲・食嗜好研究会2022
  • [学会発表] Olfactory learning-dependent plasticity of neuronal connection from piriform cortex to olfactory tubercle in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Md Fazley Rabbi Sha, Yuriko Koga Yoshihiro Murata, Mutsuo Taniguchi, Masahiro Yamaguchi
    • 学会等名
      食欲・食嗜好研究会2022

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公開日: 2023-12-25  

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