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2016 年度 実績報告書

新皮質振動の錐体細胞サブタイプ依存性

研究課題

研究課題/領域番号 25250005
研究機関生理学研究所

研究代表者

川口 泰雄  生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 教授 (40169694)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワード前頭皮質 / 視床 / 振動現象 / 錐体細胞 / スパイン
研究実績の概要

前頭皮質ニューロンは徐波振動のUp状態で発火する。その発火様式を解析したところ、Up内で発火位相が、錐体細胞の所属層やサブタイプによって異なることが分かった。さらに、Up状態の開始には、皮質錐体細胞だけでなく、皮質へ投射する視床細胞が深く関与することも見つけた。前頭皮質(2次運動野)5 層の下部(5b層)には、同側の視床と橋核へ投射する錐体細胞(corticopontine細胞、CPn細胞)と、対側線条体へ投射する錐体細胞(crossed-corticostriatal細胞、CCS細胞)があり、Up内の発火時期選択性が異なっていた。前頭皮質(2次運動野)と視床のシナプス相互作用によって起きる振動現象を理解するために、5a層錐体細胞サブタイプごとに、視床入力と錐体細胞入力のシナプス結合様式を比較解析した。錐体細胞サブタイプの樹状突起は、投射先からの逆行性蛍光標識と蛍光色素の細胞内注入によって標識した。視床と錐体細胞からの錐体細胞スパイン入力は、小胞性グルタミン酸トランスポーターの発現の違いで同定した。グルタミン酸作動性入力密度が、CPn細胞では基底樹状突起全体にわたって比較的一定であるのに対して、CCS細胞では近位部から遠位部にいくのにしたがって減少していた。一方、グルタミン酸作動性入力の中での視床入力の割合は、CPn細胞では樹状突起全体にわたって一定なのに対して、CCS細胞では遠位にいくにつれて上昇していた。皮質局所興奮結合はCCS細胞からCPn細胞への一方向性であり、CPn細胞どうしは促通型相互結合を発達させている。5層錐体細胞の局所結合特性と視床入力の樹状突起部位選択性が、前頭皮質・視床ループの機能の回路基盤として重要だと考えられる。

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

これまでに明らかにした、徐波振動中の視床細胞や5層錐体細胞のサブタイプごとの発火様式の違いを理解するために、視床皮質間投射系のシナプス結合様式を明らかにする研究を発展させることができた。

今後の研究の推進方策

前頭皮質のニューロンサブタイプ選択的活動様式を理解するためには、外部入力としては視床入力だけでなく皮質領野間入力の、局所結合としては錐体細胞間結合だけでなく興奮・抑制細胞間結合を定量的に解析していきたい。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cortical divergent projections in mice originate from two sequentially generated, distinct populations of excitatory cortical neurons with different initial axonal outgrowth characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y, Namikawa T, Yamauchi K, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: 26 ページ: 2257-2270

    • DOI

      10.1093/cer- cor/bhv077

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective thalamic innervation of rat frontal cortical neurons. Selective thalamic innervation of rat frontal cortical neurons2016

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu N, Ueta Y, Mohamed AA, Hatada S, Fukuda T, Kubota Y, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: 26 ページ: 2689-2704

    • DOI

      10.1093/cercor/bhv124

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 前頭皮質における錐体細胞と抑制スタイルの多様性2017

    • 著者名/発表者名
      川口泰雄
    • 学会等名
      第12回日本統合失調症学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Synapse density and estimated number on various neurons of the rat frontal cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Sekigawa A,Mohamed AA,Kondo S,Karube F,Tanaka Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] An excitatory and inhibitory synapse density on various neurons in the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Sekigawa A,Mohamed AA,Kondo S,Karube F,Tanaka Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      EMBO Dendrites 2016 meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] GABAergic inputs to spine of striatal medium spiny neuron2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] Proper termination of migration for uppermost part of layers 2/3 neurons requires PlexinA2/A4-Semaphorin6A signaling in the mouse cerebral cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka Y,Kawasaki T,Kawaguchi Y,Hirata T
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] Corticocortical cell diversity in superficial layers of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Ueta Y,Hirai Y, Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] Distinct thalamocortical inputs mediate learning and execution of self-initiated movement2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka YH,Tanaka YR,Hira R,KondoM,Terada S,Kawaguchi Y,Matsuzaki M
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] Activity of dopamine D2 receptor-expressing striatal neurons during decision-making task2016

    • 著者名/発表者名
      Nonomura S,Yamanaka K,Nishizawa K,Kobayashi K,Sakai Y,Kawaguchi Y,Nambu A,Isomura Y,Kimura M
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Morishima M,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
  • [学会発表] GABAergic/non-GABAergic synaptic inputs to striatal medium spiny neurons2016

    • 著者名/発表者名
      Kubota Y,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      46th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] Layer 5 GABAergic Circuits in the Frontal Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits-
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Oscillatory Activities in the Cortical Networks2016

    • 著者名/発表者名
      Otsuka T,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits-
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction between GABAergic cells and two types of target-specific pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Morishima M,Kawaguchi Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits-
    • 国際学会
  • [学会発表] Conserved dimensions of dendritic trees in cortical pyramidal cell2016

    • 著者名/発表者名
      Mohamed AA,Yamaguchi N,Hatada S,Luebke J,Kawaguchi Y,Kubota Y
    • 学会等名
      The 7th International Neural Microcircuit Conference- Recent advances in the analysis of cortical microcircuits-
    • 国際学会
  • [備考] 生理学研究所大脳神経回路論研究部門

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/circuit/

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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