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

2013 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: 25123709
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 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

研究概要

本研究課題では、皮質抑制性神経細胞の内、parvalbumin (PV)・somatostatin (SOM)・vasoactive intestinal polypeptide (VIP) 発現神経細胞に焦点を当て、抑制性神経細胞が備えるシナプス結合様式のルール、および特異的シナプス結合を形成・維持するメカニズムの解明を目的としている。
(I) 皮質抑制性神経細胞が構成する神経回路の解析：申請者らが開発してきた遺伝子改変マウス (PV発現細胞をゴルジ染色様に標識)、Jackson labから購入したCre発現マウス（PV-Cre, SOM-Cre, VIP-Cre）、そしてウイルスベクター (Lentivirus, AAV) を用い、各種抑制性神経細胞間のシナプス結合様式を定量的に記述する。先行研究にて、PV発現細胞への入力特性を第一次体性感覚野で検討し、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を報告している。第一次運動野においても同様の検討を進めており、類似性・相違性について結果を得ている。論文発表に向け、追加実験・補強データを進めているところである。また、VIP発現細胞への入力特性についても結果を得ており、論文発表に向けて追加実験を行っているところである。SOM発現細胞への入力解析については、予備実験を進めているところである。
(II) 抑制性神経回路の形成・維持メカニズムの解明
特異的結合を形成・維持するためには、プレ・ポスト間で何らかの相互作用が必要であると考えられる。関連遺伝子の時空間的発現パターンを検討する目的で、セットアップの準備・予備実験を進めている。

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

特に大きな問題も生じず、順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

(I) 皮質抑制性神経細胞が構成する神経回路の解析：「第一次運動野における、PV発現細胞へのシナプス入力特性」と「第一次体性感覚野における、VIP発現細胞へのシナプス入力特性」については、論文発表に向けて追加実験を進めていく。「SOM発現細胞への入力特性」については、予備実験を終え、本解析を始める予定である。
(II) 抑制性神経回路の形成・維持メカニズムの解明
セットアップは終わり、予備実験・検討実験を引き続き進める。本年度中に、本解析を行う準備を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Preprodynorphin-expressing neurons constitute a large subgroup of somatostatin-expressing GABAergic interneurons in the mouse neocortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 雑誌名: J Comp Neurol 巻: 522 ページ: 1506-1526
  • DOI: 10.1002/cne.23477
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential expression of VGLUT1 or VGLUT2 in the trigeminothalamic or trigeminocerebellar projection neurons in the rat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ge SN, Li ZH, Tang J, Ma YF, Hioki H, Zhang T, Lu YC, Zhang FX, Mizuno N, Kaneko T, LiuYY, Lung MSY, Gao GD, Li JL.
  • 雑誌名: Brain Struct Funct 巻: 219 ページ: 211-229
  • DOI: 10.1007/s00429-012-0495-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ventral Medial Nucleus Neurons Send Thalamocortical Afferents More Widely and More Preferentially to Layer 1 than Neurons of the Ventral Anterior-Ventral Lateral Nuclear Complex in the Rat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuramoto E, Ohno S, Furuta T, Unzai T, Tanaka YR, Hioki H, Kaneko T.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1093/cercor/bht216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locally unbalanced circuit excitability underlies offline reactivation of behaviorally activated neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizunuma M, Norimoto H, Tao K, Egawa T, Hanaoka K, Sakaguchi T, Hioki H, Kaneko T, Yamaguchi S, Nagano T, Matsuki N, Ikegaya Y.
  • 雑誌名: Nature Neuroscicence 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1038/nn.3674
  • 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] EphA4-dependent axon retraction and midline localization of Ephrin-B3 are disrupted in the spinal cord of mice lacking mDia1 and mDia3 in combination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Y, Shinohara R, Thumkeo D, Kamijo H, Nishimaru H, Hioki H, Kaneko T, Ishizaki, Furuyashiki T, Narumiya S.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 ページ: 873-885
  • DOI: 10.1111/gtc.12081
  • 査読あり
• [学会発表] Three Types of Thalamocortical Projections from the Rat Lateral Posterior Thalamic Nucleus: A Single Neuron-Tracing Study Using Viral Vectors. (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to parvalbumin-expressing interneurons in the mouse primary motor cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、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119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] 中脳ドーパミン細胞の投射様式：非ドーパミン細胞との比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、中村公一、日置 寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] Excitatory and inhibitory inputs to vasoactive intestinal polypeptide-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2014)
  • 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119回日本解剖学会・全国学術集会
  • 発表場所: 下野市
  • 年月日: 20140327-20140329
• [学会発表] マウス大脳皮質ソマトスタチン要請良く生成細胞の一部はプレプロダイノルフィンを産生する (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89回日本解剖学会・近畿支部学術集会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 20131130-20131130
• [学会発表] Hypothalamomedullary projection neurons that drive psychological stress-induced thermogenesis in brown adipose tissue and hyperthermia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Kataoka N, Hioki H, Kaneko, T.
  • 学会等名: The 43rd Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA, USA.
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] 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 (2013)
  • 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: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
  • 招待講演
• [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、孫在隣、岡本慎一郎、王濤、亀田浩司、倉本恵梨子、藤山文乃、金子武嗣
  • 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: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
• [学会発表] Imbalanced Network Excitability Drives Memory Replay. (2013)
  • 著者名/発表者名: 乗本裕明、水沼未雅、江川尭寛、花岡健二郎、日置寛之、金子武嗣、山口瞬、長野哲雄、松木則夫、池谷裕二
  • 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: 名古屋
  • 年月日: 20130829-20130901
• [学会発表] 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, Sohn J, Okamoto S, Kameda H, Kuramoto E, Fujiyama F, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130624-20130626
• [学会発表] Preprodynorphin-expressing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sohn J, Hioki H, Okamoto S, Kaneko T.
  • 学会等名: The 6th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130624-20130626
• [学会発表] Preprodynorphin-producing interneurons constitute a subpopulation of somatostatin-positive neurons in the mouse primary somatosensory cortex. (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36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130624
• [学会発表] Local connections of excitatory neurons to parvalbumin-containing interneurons in motor-associated cortical areas of mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉本恵梨子、日置寛之、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Thalamocortical projections of the lateral posterior nucleus: a single-neuron tracing study using viral vectors. (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村悠、日置寛之、古田貴寛、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Axonal arborization of midbrain non-dopaminergic neurons: single-cell study. (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田和郎、古田貴寛、倉本恵梨子、日置寛之、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Projections of the adjacent direct and indirect neostriatal neurons to the external globus pallidus. (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎一郎、日置寛之、孫在隣、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [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、孫在隣、倉本恵梨子、王濤、亀田浩司、藤山文乃、金子武嗣
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Optogenetic stimulation of preoptic neurons inhibits brown adipose tissue sympathetic nerve activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Hioki H, Kataoka N, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
  • 年月日: 20130420-20130424
• [学会発表] Direct projection from the dorsomedial hypothalamus to the rostral medullary raphe drives brown adipose tissue thermogenesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kataoka N, Hioki H, Kaneko T, Nakamura K.
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Boston, MA, USA.
  • 年月日: 20130420-20130424
• [備考] 高次脳形態学
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/default.html