ＮＭＤＡ受容体を介する興奮・抑制バランス依存的なバレル神経回路形成制御機構

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24790187
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山崎 美和子 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10431305)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: グルタミン酸受容体 / NMDA受容体 / 体性感覚野 / 可塑性

研究概要

マウスの大脳皮質の一次体性感覚野の第４層には、顔面に生える太いヒゲ（洞毛）のそれぞれからの情報を処理するバレル（樽構造）と呼ばれるモジュール構造が存在し、１つのバレルには1本のヒゲからの情報が視床経由で伝えられる。このバレル構造は生後１週目に受動的なヒゲ刺激に伴う神経活動依存的に形成される。しかしながら、バレル神経回路内の興奮・抑制のバランスがどのようにバレル形成や臨界期可塑性の時間特性や振幅に影響を与えるかは未だ不明である。本研究では興奮性および抑制性ニューロンそれぞれに選択的なＮＭＤＡ受容体の欠損による機能・形態変化の解析を通じ、興奮・抑制バランス依存的なバレル神経回路形成制御機構を明らかにすることを目的とする。平成24年度には以下のような２つの重要な所見を得た。
１）相補的なＮＭＤＡ受容体発現；発達期および成熟動物のバレル神経回路におけるＮＭＤＡ型のグルタミン酸受容体の発現解析を行ない、抑制性の介在ニューロンのうち、パルブアルブミン陽性ニューロンにはＮＲ２Ｄが選択的に発現しているが、ＮＲ２Ｂサブユニットは興奮性の細胞に多く発現しているという相補的な関係が存在している。
２）NR2B+/-マウスとNR2D-/-マウスではバレル形成と可塑性の時間的特性が逆方向にずれている;幼若マウスのバレル皮質の解析を行ったところ、バレルの出現はNR2B+/-マウスで一日遅れ、NR2D-/-マウスでは逆に一日早まっている。また臨界期終了時期も同様である。
以上の所見は今後の研究を進めていく上で鍵となる重要な所見であり、この現象の背景にある仕組みを理解できるようにデータを固めていく予定である。

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

当初の計画である１）バレル皮質の形成と臨界期可塑性に生じる変化については解析が終了し、２）バレル皮質内の局所回路に生じる形態変化についても順調に解析が進んでいる。

今後の研究の推進方策

２年度目になる平成２５年度は、平成２４年度の上記の研究成果を更に進展させる。２）バレル皮質内の局所回路に生じる形態変化についてはさらに詳細な電顕レベルでの解析を行い、バレル皮質内の伝達に生じる変化についてパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析を進める予定である。

次年度の研究費の使用計画

平成２４年度末（平成２５年３月）に購入した物品の支払いが、平成２５年４月であるために未使用額が発生した。

研究成果

• [雑誌論文] A role of protocadherin 17 in presynaptic assembly of cortico-basal ganglia circuit neurons (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoshina N, Tanimura A, Yamasaki M, Inoue T, Yokoyama K, Tezuka T, Sagara T, Hirano S, Aizawa S, Watanabe M, Kano M, Nakazawa T, and Yamamoto T
  • 雑誌名: Neuron 巻: 78(4) ページ: 687-99
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.03.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homeostatic control of synaptic transmission by distinct classes of glutamate receptors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yan D, Yamasaki M, Straub C, Watanabe M, and Tomita S
  • 雑誌名: Neuron 巻: 78(5) ページ: 839-54
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.02.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type 2 K+ -Cl- cotransporter is preferentially recruited to climbing fiber synapses during development and the stellate cell-targeting dendritic zone at adulthood in cerebellar Purkinje cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakita I, Uchigashima M, Konno K, Miyazaki T, Yamasaki M, Watanabe M.
  • 雑誌名: Eur J Neurosci. 巻: 37 ページ: 532-43
  • DOI: doi: 10.1111/ejn.12076. Epub 2012 Dec 6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remodeling of afferent synapses in the somatosensory thalamus of mice caused by peripheral sensory nerve transection (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi T, Yamasaki M, Nagumo N, Imoto K, Watanabe M, and Miyata M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 32 ページ: 6917-6930
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5008-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cav2.1 in cerebellar Purkinje cells regulates competitive excitatory synaptic wiring, cell survival, and biochemical cerebellar compartment (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Hashimoto K, Yamazaki M, Abe M, Usui H, Kano M, Sakimura K, and Watanabe M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 32 ページ: 1311-1328
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2755-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three types of neurochemical projection from the bed nucleus of the stria terminalis to the ventral tegmental area in adult mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Kudo T, Uchigashima M, Miyazaki T, Konno K, Yamasaki M, Yanagawa Y, Minami M, Watanabe M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 32 ページ: 18035-46
  • DOI: doi: 10.1523/JNEUROSCI.4057-12.2012.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurophysiological characterization and emotional stress-induced activation of GAD67-containing 5-HT neurons in the dorsal raphe nucleus of rats (2012)
  • 著者名/発表者名: Shikanai H, Yoshida T, Konno K, Yamasaki M, Izumi T, Ohmura Y, Watanabe M, and Yoshioka M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 32 ページ: 9438-9448
  • DOI: doi: 10.1523/JNEUROSCI.5929-11.2012.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of Molecular-Anatomical Evidence for GABAergic Influence on Axon Initial Segment of Cerebellar Purkinje Cells by the Pinceau Formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwakura A, Uchigashima M, Miyazaki T, Yamasaki M, Watanabe M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 32 ページ: 9438-48
  • DOI: doi: 10.1523/JNEUROSCI.1651-12.2012.
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular determinants underlying heterogeneity in AMPAR content across CA1 Schaffer collateral synapses (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎美和子、深谷昌弘、山崎真弥、阿部学、畦地裕統、崎村建司、渡辺雅彦
  • 学会等名: 第118回 日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: サンポートホール高松・かがわ国際会議場（香川県）
  • 年月日: 20130328-20130330
• [学会発表] Molecular determinants underlying heterogeneity in AMPAR content across CA1 Schaffer collateral synapses (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎美和子、深谷昌弘、山崎真弥、阿部学、畦地裕統、崎村建司、渡辺雅彦
  • 学会等名: 第58回 日本神経科学大会 （NEUROSCIENCE 2012）
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • 年月日: 20120918-20120921