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

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築
• 研究課題/領域番号: 23123510
• 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)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 大脳新皮質 / 抑制性神経細胞 / シナプス結合 / 遺伝子改変マウス / ウイルスベクター

研究実績の概要

大脳新皮質の神経細胞は、興奮性と抑制性神経細胞の２種に大別することができ、抑制性神経細胞は20から30%を占めることが知られている。parvalbumin (PV) 発現細胞はその約半分を占め、電気生理学的にはfast-spiking 細胞に分類され、高次機能発現や神経・精神疾患との関連が示唆されている。我々は先行研究にて、PV細胞の樹状突起と細胞体を完全に可視化する遺伝子改変マウスの作出に成功した。このマウスを用いて免疫蛍光染色を行い、抑制性シナプス前マーカー・抑制性シナプス後マーカーを可視化した。共焦点顕微鏡にて３次元スタック画像を取得し、PV細胞へのシナプス入力様式を、第一次体性感覚野において定量的に解析した。なお、抑制性シナプス後マーカーにはgephyrinを使用したが、電子顕微鏡下で、抑制性シナプス後部に局在することを確認している。(I) まずはvesicular GABA transporterをシナプス前マーカーとして使用し、全抑制性入力を解析した。 (II) 次に、皮質抑制性神経細胞の約半分を占めるPV、20から30%を占めるsomatostatin (SOM)、10%弱を占めるvasoactive intestinal peptide (VIP) 発現細胞の軸索終末を可視化し、PV細胞への抑制性入力を解析した。PV、SOM共に、細胞体へのシナプス入力量は少なく、樹上突起を好む傾向が認められた。一方、VIP入力は細胞体を好み、樹状突起への入力は少なかった。以上より、PV細胞の樹状突起は抑制性入力の約60%をPV細胞から、細胞体は約62%をVIP細胞から受けることが分かった。すなわち、PV細胞は樹状突起・細胞体という２つのコンパートメントにおいて、抑制性入力様式が異なることが明らかとなった。現在は第一次運動野において、上記所見の普遍性について検討している。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ge SN, Li ZH, Tang J, Ma Y, Hioki H, Zhang T, Lu YC, Zhang FX, Mizuno N, Kaneko T, Liu YY, Lung MS, Gao GD, Li JL.
  • 雑誌名: Brain Struct Funct 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s00429-012-0495-1
  • 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] 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, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 33 ページ: 544-555
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2255-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of cortical projection neurons with retrograde TET-off lentiviral vector. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watakabe A, Kato S, Kobayashi K, Takaji M, Nakagami Y, Sadakane O, Ohtsuka M, Hioki H, Kaneko T, Okuno H, Kawashima T, Bito H, Kitamura Y, Yamamori T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 ページ: e46157
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drug screening for ALS using patient-specific induced pluripotent stem cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa N et al.
  • 雑誌名: Sci Transl Med 巻: 4 ページ: 145ra104
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.3004052
  • 査読あり
• [雑誌論文] A morphological analysis of thalamocortical axon fibers of rat posterior thalamic nuclei: a single neuron tracing study with viral vectors. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohno S, Kuramoto E, Furuta T, Hioki H, Tanaka YR, Fujiyama F, Sonomura T, Uemura M, Sugiyama K, Kaneko T.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 22 ページ: 2840-2857
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr356
  • 査読あり
• [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、王濤、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118回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 2013-03-28 – 2013-03-30
• [学会発表] 運動系視床皮質投射の神経回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子、藩世秀、大野幸、田中康裕、雲財 知、古田貴寛、日置寛之、中村公一、藤山文乃、 金子武嗣
  • 学会等名: 第118回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 2013-03-28 – 2013-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] Preprodynorphin-producing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse neocortex. (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118回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 2013-03-28 – 2013-03-30
• [学会発表] Optogenetic stimulation of neurons in the preoptic area inhibits metabolic heat production. (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村佳子、日置寛之、片岡直也、金子武嗣、中村和弘
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 2013-03-27 – 2013-03-29
• [学会発表] Visualization of the marmoset cortical projection neurons by viral strategy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watakabe A, Kato S, Koboyashi K, Takaji M, Nakagami Y, Sadakane O, Ohtsuka M, Hioki H, Kaneko T, Okuno T, Kawashima T, Bito H, Kitamura Y, Yamamori T.
  • 学会等名: 第2回 日本マーモセット研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-02-27 – 2013-02-28
• [学会発表] Cell Type-Specific Inhibitory Inputs to Dendritic and Somatic Compartments of Parvalbumin-Expressing Neocortical Interneuron. (2012)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、岡本慎一郎、今野美知輝、亀田浩司、 孫在隣、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 国際シナプス研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2012-11-08 – 2012-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Cell type-specific inhibitory inputs to dendritic and somatic compartments of parvalbumin-expressing neocortical interneuron. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hioki H, Okamoto S, Konno M, Kameda H, Sohn J, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • 学会等名: 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2012-10-13 – 2012-10-17
• [学会発表] Preprodynorphin-producing neocortical interneurons constitute a subpopulation of somatostatinexpressing neurons. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 学会等名: 42nd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2012-10-13 – 2012-10-17
• [学会発表] Optogenetic stimulation of medullary raphe-projecting axons of dorsomedial hypothalamic neurons elicits thermogenic and cardiovascular responses. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kataoka N, Hioki H, Kaneko T.
  • 学会等名: Optogenetics and Pharmacogenetics in Neuronal Function and Dysfunction
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2012-10-11 – 2012-10-12
• [学会発表] Single-neuron tracing study of thalamocortical projections arising from the rat mediodorsal nucleus by using a Sindbis viral vector. (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子、藩世秀、古田貴寛、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] Activation of Catecholaminergic Nuclei in the Brainstem of the Rat by Acute Sustained Hypoxia. (2012)
  • 著者名/発表者名: Lung MSY, Hioki H, Kaneko T.
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] The loss of mDia, a Rho effector and actin nucleator, disrupts Ephrin-mediated axon guidance, leading to defective left-right limb alternation during locomotion. (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田洋輔、篠原亮太、Dean Thumkeo、上條博史、西丸広史、日置寛之、金子 武嗣、石崎敏理、古屋敷智之、成宮周
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] Inhibitory inputs of cholecystokinin-expressing neurons to parvalbumin-expressing neurons in mouse neocortex. (2012)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫在隣、岡本慎一郎、亀田浩司、金子武嗣
  • 学会等名: 第35回日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] Preprodynorphin-producing neocortical interneurons constitute a subpopulation of somatostatinexpressing neurons. (2012)
  • 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35回日本神経科学学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] 視索前野ニューロン活動の光操作による褐色脂肪交感神経活動の調節 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村佳子、日置寛之、片岡直也、金子武嗣、中村和弘
  • 学会等名: 温熱生理研究会2012
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2012-09-04 – 2012-09-05
• [学会発表] 視床下部―延髄投射ニューロンの光刺激による褐色脂肪熱産生の惹起 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和弘、片岡直也、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 温熱生理研究会2012
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2012-09-04 – 2012-09-05
• [学会発表] パルブアルブミン発現皮質神経細胞の樹状突起・細胞体コンパートメントに対する、細胞種特異的抑制 性シナプス入力 (2012)
  • 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: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24 – 2012-07-27
  • 招待講演
• [学会発表] ラット脳組織の形態解析 (2012)
  • 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: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24 – 2012-07-27
  • 招待講演
• [学会発表] Cell Type-Specific Inhibitory Inputs to Dendritic and Somatic Compartments of Parvalbumin-Expressing Neocortical Interneuron. (2012)
  • 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: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24 – 2012-07-27
• [学会発表] A Morphological Analysis of Thalamocortical Axon Fibers of Rat Posterior Nuclei: A Single Neuron Tracing Study with Viral Vectors. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohno S, Kuramoto E, Furuta T, Hioki H, Tanaka YR, Fujiyama F, Sonomura T, Uemura M, Sugiyama K, Kaneko T.
  • 学会等名: 8th FENS FORUM OF NEUROSCIENCE
  • 発表場所: Barcellona, Spain
  • 年月日: 2012-07-14 – 2012-07-18
• [備考] 京都大学大学院医学研究科 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/default.html