高等哺乳動物を用いた脳情報動態処理の基盤構築形成機構の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
• 研究課題/領域番号: 20H05056
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 河崎 洋志 金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 大脳皮質

研究実績の概要

大脳皮質は脳機能の中枢であり、様々な脳神経疾患や精神疾患の病変の首座であることから、最も重要な研究対象の一つである。ヒトの大脳皮質には発達した局所神経回路があり、その特性解析は脳情報動態を理解するうえで重要である。しかし、マウスの大脳皮質はヒトの大脳皮質に比べて発達しておらず大脳皮質の局所神経回路の詳細な解析はマウスを用いて行うことが困難であることから、我々はマウスよりも大脳皮質が発達している食肉類哺乳動物フェレットを解析してきた。我々はこれまでに、子宮内電気穿孔法を用いてフェレット大脳皮質へGFPを導入し、大脳皮質の局所神経回路を解析してきた。その結果、内側線維層(IFL)および外側線維層(OFL)と呼ばれる、ヒトやサルなどの発達した大脳皮質の形成期に存在する軸索束がフェレットにも存在することを見いだした。そこで、大脳皮質形成期に見られるIFLおよびOFLが、完成した大脳皮質においてどのような神経回路に寄与するか、より後の週齢のフェレットを用いて解析した結果、特に進化的に拡大したOFLが短連合線維であるU線維の由来であることを見いだした。U線維領域の詳細な特性の解析を進めた結果、U線維領域のなかに従来見いだされていなかった二つの亜領域が存在していること、その亜領域のなかで軸索や髄鞘の特徴が異なっていることを見いだした。U線維は大脳皮質領域間をつなぎ機能的連合に重要と考えられることから、本研究成果は脳情報動態の理解につながる。またU線維は様々な神経変性疾患や精神疾患における重要性も報告されており、本研究は臨床医学的な意義も大きい。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Univ of Notre Dame(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Univ of Notre Dame
• [国際共同研究] VIB Research Center(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: VIB Research Center
• [雑誌論文] Investigation of the mechanisms underlying the development and evolution of the cerebral cortex using gyrencephalic ferrets (2023)
  • 著者名/発表者名: Shinmyo Y. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Neocortical Neurogenesis in Development and Evolution 巻: － ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shank3a/b isoforms regulate the susceptibility to seizures and thalamocortical development in the early postnatal period of mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Okuzono Sayaka、Fujii Fumihiko、Matsushita Yuki、Setoyama Daiki、Shinmyo Yohei、Taira Ryoji、Yonemoto Kousuke、Akamine Satoshi、Motomura Yoshitomo、Sanefuji Masafumi、Sakurai Takeshi、Kawasaki Hiroshi、Han Kihoon、Kato Takahiro A.、Torisu Hiroyuki、Kang Dongchon、Nakabeppu Yusaku、Sakai Yasunari、Ohga Shouichi
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: － ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.neures.2023.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Technical Approach for Cross-species Examination of Neuronal Wiring and Adult Neuron-glia Functions (2023)
  • 著者名/発表者名: Edwards-Faret Gabriela、de Vin Filip、Slezak Michal、Gollenbeck Lennart、Karaman Ruchan、Shinmyo Yohei、Batiuk Mykhailo Y.、Pando Carmen Menacho、Urschitz Johann、Rincon Melvin Y.、Moisyadi Stefan、Schnutgen Frank、Kawasaki Hiroshi、Schmucker Dietmar、Holt Matthew G.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 508 ページ: 40-51
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2022.11.029
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of Tau protein as a novel marker for maturation and pathological changes of oligodendrocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Torii Tomohiro、Miyamoto Yuki、Nakata Rinaho、Higashi Yuto、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Miyasaka Tomohiro、Misonou Hiroaki
  • 雑誌名: Glia 巻: 71 ページ: 1002-1017
  • DOI: 10.1002/glia.24322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of ferret astrocytes reveals their morphological, transcriptional, and functional differences from mouse astrocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Roboon Jureepon、Hattori Tsuyoshi、Nguyen Dinh Thi、Ishii Hiroshi、Takarada-Iemata Mika、Kannon Takayuki、Hosomichi Kazuyoshi、Maejima Takashi、Saito Kengo、Shinmyo Yohei、Mieda Michihiro、Tajima Atsushi、Kawasaki Hiroshi、Hori Osamu
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 16 ページ: 877131
  • DOI: 10.3389/fncel.2022.877131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanisms underlying the development and evolution of the mammalian cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H.
  • 雑誌名: Siberian Medical Review 巻: 2 ページ: 105
  • DOI: 10.20333/25000136-2022-2-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orchestrated neuronal migration and cortical folding: A computational and experimental study (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang Shuolun、Saito Kengo、Kawasaki Hiroshi、Holland Maria A.
  • 雑誌名: PLOS Computational Biology 巻: 18 ページ: e1010190
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1010190
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Mechanisms underlying the development and evolution of folds of the cerebral cortex of the brain (2023)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第21回武田科学振興財団生命科学シンポジウム「ヒト発生と進化の理解に向けて」
• [学会発表] フェレットを用いた大脳の肥大化と複雑化のメカニズムの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] FGFシグナルのポジティブフィードバックループがアストロサ イトの増加と大脳の脳回形成を誘導する (2022)
  • 著者名/発表者名: 新明洋平、齋藤健吾、浜辺-堀池俊秀、亀谷匠郁、服部剛志、観音隆幸、細道一善、Michal Slezak、Matthew G. Holt、田嶋敦、堀修、河崎洋志
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会
• [学会発表] 高等哺乳動物を用いた脳神経系の形成、進化および疾患病態の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第22回日本分子脳神経外科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 高等哺乳動物を用いた新規膠芽腫モデル (2022)
  • 著者名/発表者名: 水口敬司、齋藤健吾、堀池俊秀、亀谷匠郁、新明洋平、池田博子、中田光俊、河崎洋志
  • 学会等名: 第22回日本分子脳神経外科学会
• [学会発表] フェレットを用いた脳神経系の発生と進化の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第2回反分野的生物医療学会
  • 招待講演
• [学会発表] A positive feedback loop of FGF signaling induces astrocyte expansion and folding of the cerebral cortex in gyrencephalic animals (2022)
  • 著者名/発表者名: Yohei Shinmyo, Kengo Saito, Toshihide Hamabe-Horiike, Narufumi Kameya, Tsuyoshi Hattori, Takayuki Kannon, Kazuyoshi Hosomichi, Michal Slezak, Matthew G. Holt, Atsushi Tajima, Osamu Hori, Hiroshi Kawasaki
  • 学会等名: International symposium "Development and Plasticity of the Brain"
  • 国際学会
• [備考] 金沢大学医学系脳神経医学研究分野
  • URL: http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/