皮質抑制性神経細胞が構成する神経回路網の解析

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24500408
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 日置 寛之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00402850)
• キーワード: 抑制性神経細胞 / シナプス結合 / 大脳新皮質 / 遺伝子改変マウス / ウイルスベクター

研究概要

遺伝子改変マウス・ウイルスベクターを用いて、皮質抑制性神経細胞が構成するネットワークを単一神経レベルで解析する。(I) 皮質抑制性神経細胞への入力特性：遺伝子改変マウスとウイルスベクターを用い、PV、SS、VIP発現細胞をゴルジ染色様に可視化した後、細胞体・樹状突起への各種抑制性入力を定量的に解析する (synaptic convergence)。(II) 皮質抑制性神経細胞の出力特性：PV発現細胞がゴルジ染色様に可視化されるマウスと、PV、SS、VIP発現細胞特異的にCreを発現するマウスを掛け合わせ、Cre存在下で赤色蛍光タンパクを発現するウイルスベクターを皮質に注入し、軸索末端まで可視化する。その後、単一神経細胞からPV発現神経細胞種団への出力を定量的に解析する(synaptic divergence)。
(I-a) PV発現細胞への入力特性：成体マウス第一次運動野（M1）において、各種シナプス入力を光顕レベルで検討している。基本データの取得は終わり、補強データを集めつつ、論文のまとめ方を検討中である。
(I-b,c) SOMもしくはVIP発現細胞への入力特性：SOMもしくはVIP発現細胞特異的に、組換え酵素であるCreを発現するノックインマウスにウイルスベクターを注入し、ゴルジ染色様に可視化することに成功している。VIPに対する各種シナプス入力の基本データの多くは取得済みである。SOMについては、その後に開始する予定である。
(II) 皮質抑制性神経細胞の出力特性
脳透明化技術の応用を含め、技術開発に力を入れた。実際の解析は未だスタートしていない。

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

特に大きな問題は生じていない。

今後の研究の推進方策

(I-a) PV発現細胞への入力特性：論文骨子をサポートするのに必要なデータを追加し、投稿準備にとりかかりたい。
(I-b,c) SOMもしくはVIP発現細胞への入力特性：VIPに対する各種シナプス入力の基本データの多くは取得済みであり、論文投稿に向けて進んでいる。SOMについては、予備実験は開始している。本実験へつなげる予定である。
(II) 皮質抑制性神経細胞の出力特性
脳透明化技術の有効な応用を模索中である。新たな解析法を確立すべく、技術開発・応用に注力している。

次年度の研究費の使用計画

緊急を要する物品類の購入予定が無かったため「57,559円」を翌年度分として請求することにした。
昨年度と同様、主に消耗品（ウイルスベクター作成・免疫組織化学）と遺伝子改変マウス管理費に充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Ventral Medial Nucleus Neurons Send Thalamocortical Afferents More Widely and More Preferentially to Layer 1 than Neurons of the Ventral Anterior-Ventral Lateral Nuclear Complex in the Rat. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuramoto E, Ohno S, Furuta T, Unzai T, Tanaka YR, Hioki H, Kaneko T.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 25 ページ: 221-235
  • DOI: 10.1093/cercor/bht216
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preprodynorphin-expressing neurons constitute a large subgroup of somatostatin-expressing GABAergic interneurons in the mouse neocortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 雑誌名: J Comp Neurol 巻: 522 ページ: 1506-1526
  • DOI: 10.1002/cne.23477
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ge SN, Li ZH, Tang J, Ma YF, Hioki H, Zhang T, Lu YC, Zhang FX, Mizuno N, Kaneko T, LiuYY, Lung MSY, Gao GD, Li JL.
  • 雑誌名: Brain Struct Funct 巻: 219 ページ: 211-229
  • DOI: 10.1007/s00429-012-0495-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locally unbalanced circuit excitability underlies offline reactivation of behaviorally activated neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizunuma M, Norimoto H, Tao K, Egawa T, Hanaoka K, Sakaguchi T, Hioki H, Kaneko T, Yamaguchi S, Nagano T, Matsuki N, Ikegaya Y.
  • 雑誌名: Nature Neuroscicence 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1038/nn.3674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling Alzheimer’s Disease with iPSCs Reveals Stress Phenotypes Associated with Intracellular Aβ and Differential Drug Responsiveness. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kondo T et al.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 12 ページ: 487- 496
  • DOI: 10.1016/j.stem.2013.01.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] EphA4-dependent axon retraction and midline localization of Ephrin-B3 are disrupted in the spinal cord of mice lacking mDia1 and mDia3 in combination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Y, Shinohara R, Thumkeo D, Kamijo H, Nishimaru H, Hioki H, Kaneko T, Ishizaki, Furuyashiki T, Narumiya S.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 ページ: 873-885
  • DOI: 10.1111/gtc.12081
  • 査読あり
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections from the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron-Tracing Study Using Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to parvalbumin-expressing interneurons in the mouse primary motor cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、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119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] 中脳ドーパミン細胞の投射様式：非ドーパミン細胞との比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、中村公一、日置 寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to vasoactive intestinal polypeptide-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2014)
  • 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119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] マウス大脳皮質ソマトスタチン要請良く生成細胞の一部はプレプロダイノルフィンを産生する (2013)
  • 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89回日本解剖学会・近畿支部学術集会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 20131130-20131130
• [学会発表] Hypothalamomedullary projection neurons that drive psychological stress-induced thermogenesis in brown adipose tissue and hyperthermia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kataoka N, Hioki H, Kaneko, T.
  • 学会等名: The 43rd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA, USA.
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] 皮質抑制性神経細胞が備える特異的シナプス結合則の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
  • 招待講演
• [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、孫在隣、岡本慎一郎、王濤、亀田浩司、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
• [学会発表] Imbalanced Network Excitability Drives Memory Replay. (2013)
  • 著者名/発表者名: 乗本裕明、水沼未雅、江川尭寛、花岡健二郎、日置寛之、金子武嗣、山口瞬、長野哲雄、松木則夫、池谷裕二
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
• [学会発表] 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, Sohn J, Okamoto S, Kameda H, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130624-20130626
• [学会発表] Preprodynorphin-expressing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130624-20130626
• [学会発表] Local connections of excitatory neurons to parvalbumin-containing interneurons in motor-associated cortical areas of mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Thalamocortical projections of the lateral posterior nucleus: a single-neuron tracing study using viral vectors. (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Axonal arborization of midbrain non-dopaminergic neurons: single-cell study. (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、倉本恵梨子、日置寛之、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Projections of the adjacent direct and indirect neostriatal neurons to the external globus pallidus. (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎一郎、日置寛之、孫在隣、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [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、孫在隣、倉本恵梨子、王濤、亀田浩司、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Preprodynorphin-producing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2013)
  • 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36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Optogenetic stimulation of preoptic neurons inhibits brown adipose tissue sympathetic nerve activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Hioki H, Kataoka N, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
  • 年月日: 20130420-20130424
• [学会発表] Direct projection from the dorsomedial hypothalamus to the rostral medullary raphe drives brown adipose tissue thermogenesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kataoka N, Hioki H, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
  • 年月日: 20130420-20130424
• [備考] 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/default.html