ミクログリアによる異種感覚の可塑性構築機序

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーｉＰｌａｓｔｉｃｉｔｙー臨界期機構の解明と操作
• 研究課題/領域番号: 21H05688
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹田 育子 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (30746300)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2023-03-31
• キーワード: ミクログリア / 異種感覚の可塑性 / 高次視覚野

研究実績の概要

本研究では一つの感覚喪失時に残存する感覚の機能が向上する「異種感覚の可塑性」に着目し、機能応答の変化から神経回路の機能的結合の変化、そして結合変化を誘導するミクログリアの遺伝子発現変化を探索することにより神経回路編成における分子基盤まで階層的に検討した。
そのためにこれまで報告されている先天的視覚障害者が点字を読むときに活動する高次視覚野に着目し、先天性の視覚喪失を模倣した単眼遮蔽マウスを用いて検討した。その結果、単眼遮蔽マウスでは高次視覚野（V2L）における神経細胞活動は鋭敏な触覚を必要とするひげ刺激に対する反応性の違いを認めた。さらに一次体性感覚野バレル領域（S1BF）からの投射先である抑制性神経細胞の一種であるPV陽性細胞からの抑制性の入力がミクログリにより除去され、興奮性神経細胞の活動が変化していた。形態を確認するとミクログリアが興奮性神経細胞体周囲にはりつき、興奮性神経細胞へのPV陽性細胞からのシナプスを除去していた。この抑制性シナプスの除去はミクログリアがマトリックスメタロプロテアーゼ９により細胞外基質を溶かし、抑制性シナプスを剥がすことで誘導されていた。これらの変化は感覚識別学習において、単眼遮蔽マウスは高い学習効果を早期に示したことから異種感覚の可塑性に寄与していると考えられた（Hashimoto, Takeda et al., Cell Rep 2023）。
以上より本研究において異種感覚の可塑性はミクログリア誘導性であることを示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4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] The University of New South Wales(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: The University of New South Wales
• [国際共同研究] Icahn School of Medicine at Mount Sinai(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Icahn School of Medicine at Mount Sinai
• [雑誌論文] Microglia Enable Cross-Modal Plasticity by Removing Inhibitory Synapses (2023)
  • 著者名/発表者名: Akari Hashimoto, Nanami Kawamura, Etsuko Tarusawa, Ikuko Takeda, Yuki Aoyama, Nobuhiko Ohno, Mio Inoue, Mai Kagamiuchi, Daisuke Kato, Mami Matsumoto, Yoshihiro Hasegawa, Junichi Nabekura, Anne Schaefer, Andrew J Moorhouse, Takeshi Yagi, and Hiroaki Wake
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 112383 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112383
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 精神疾患における色の作用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 佑華、渋下 碧、竹田 育子、和氣 弘明
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] Astrocyte-mediated neuronal circuit remodeling in higher visual cortex induced by sensory deprivation (2023)
  • 著者名/発表者名: 竹田 育子、竹井 いずも、青山 友紀、和氣 弘明
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] Role of microglia in higher visual sensory integration (2023)
  • 著者名/発表者名: 鏡内 麻以、竹田 育子、和氣 弘明
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] Neuronal circuit for multisensory integration in higher visual cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: 井上 澪、橋本 明香里、竹田 育子、加藤 大輔、和氣 弘明
  • 学会等名: IRCN-iPlasticity International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] The role of astrocyte in cross-modal plasticity (2023)
  • 著者名/発表者名: 竹井 いずも、竹田 育子、青山 友紀、和氣 弘明
  • 学会等名: IRCN-iPlasticity International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] The alteration of astrocytes in cross-modal plasticity (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
  • 学会等名: Neuro2022 (第45回神経科学大会）
• [学会発表] アストロサイトが関与する高次視覚野感覚統合機序 (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第4回グリアデコ領域会議
• [学会発表] ミクログリアによる異種感覚の可塑性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹田育子
  • 学会等名: 学術変革A iPlasticity 夏の領域会議
• [備考] 「目が見えなくなると触覚が鋭敏になる」メカニズムを解明
  • URL: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Cel_230422.pdf
• [備考] 「目が見えなくなると触覚が鋭敏になる」メカニズムを解明
  • URL: https://www.nips.ac.jp/release/2023/04/post_503.html