大脳皮質神経回路の生後発達に関わるメカニズムの解明

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: 25123716
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 橋本 浩一 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 教授 (00303272)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 脳神経 / シグナル伝達 / 神経科学 / シナプス

研究概要

大脳皮質神経回路の生後発達過程を解析する為、脳梁－皮質神経細胞間の興奮性シナプス伝達に注目し、実験系の確立を試みた。脳スライス作成に適した領域を探索した結果、脳梁膨大後部皮質から冠状断スライスを切り出すと入力線維が保存されやすいことが分かった。脳梁膨大後部皮質の様々な層の神経細胞からパッチクランプ記録を行い、電気生理学的な性質から神経細胞の同定を進めた。同時に、興奮性シナプス伝達を誘発して生後発達過程の解析に適した細胞を探索した結果、皮質V－VI層の錐体細胞が比較的安定してシナプス応答を誘発でき、解析に適していることが分かった。

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

昨年度の解析により、大脳皮質シナプス発達の解析が可能な脳スライス実験系の候補として、脳梁膨大後部皮質が適していることが分かった。また脳梁からの入力線維を調べた予備実験より、特に皮質第V層の錐体細胞の入力線維については生後発達の解析が可能であるという結果を得た。ほぼ実験系としては固まってきており、計画は順調に進行していると思われる。

今後の研究の推進方策

昨年度までの解析を推し進め、本来の目的である脳梁－大脳皮質線維の生後発達変化について主に電気生理学的な手法を用いて解析を行う。脳梁膨大後部皮質については細胞特性についても不明な点が多い為、皮質神経細胞の電気生理学的な性質の同定も同時に進める。

研究成果

• [雑誌論文] The synaptic targeting of mGluR1 by its carboxyl-terminal domain is crucial for cerebellar function. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, Y., Miyata, M., Hashimoto, K., Tabata, T., Kishimoto, Y., Fukaya, M., Kase, D., Kassai, H., Nakao, K., Hirata, T., Watanabe, M., Kano, M., & Aiba, A.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 34 ページ: 2702-2712
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3542-13.2014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spike timing-dependent selective strengthening of single climbing fiber inputs to Purkinje cells during cerebellar development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, Y., Nakayama, H., Hashimoto, K., Sakimura, K., Kitamura, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 2732
  • DOI: 10.1038/ncomms3732.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synapse elimination in the developing cerebellum. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, K. & Kano, M.
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: 70 ページ: 4667-4680
  • DOI: 10.1007/s00018-013-1405-2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium-dependent regulation of climbing fibre synapse elimination during postnatal cerebellar development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kano, M., Nakayama, H., Hashimoto, K., Kitamura, K., Sakimura, K. & Watanabe, M.
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 591 ページ: 3151-3158
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.248252.
  • 査読あり
• [学会発表] Stargazin（TARPγ-2）の欠損による小脳プルキンエ細胞でのカルシウムシグナルの減弱により登上線維刈り込みの後期過程が選択的に障害される
  • 著者名/発表者名: 川田慎也、橋本浩一、三國貴康、山崎真弥、宮崎太輔、山崎美和子、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
  • 学会等名: 第36回日本神経科学学会大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Selective strengthening of single climbing fiber inputs to Purkinje cells during postnatal cerebellar development In vivo.
  • 著者名/発表者名: Kawamura, Y., Nakayama, H., Hashimoto, K., Sakimura, K., Kitamura, K. & Kano, M
  • 学会等名: Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] Global scaling-down of excitatory postsynaptic responses in cerebellar Purkinje cells specifically impairs the late phase of climbing fiber synapse elimination during postnatal development.
  • 著者名/発表者名: Kawata, S., Miyazaki, T., Yamazaki, M., Mikuni, T., Yamasaki, M., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K. & Kano, M
  • 学会等名: Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] An autism-associated neuroligin-3 mutation impairs developmental synapse elimination in the cerebellum.
  • 著者名/発表者名: Lai, E., Nakayama, H., Nakazawa, T., Tabuchi, K., Hashimoto, K. & Kano, M
  • 学会等名: Annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
• [備考] 広島大学 神経生理学
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/