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

2014 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: retrosplenial cortex / シナプス / 生後発達

研究実績の概要

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の生後発達変化に着目した。生後2-17日齢のC57BL6マウス脳梁膨大後部皮質（retrosplenial cortex）から冠状断切片を作成し、神経細胞からWhole-cell recordingを行った。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の解析を進めた。その結果、皮質Ⅱ層と、Ⅴ-Ⅵ層に錐体細胞様の電気生理学的特性を示す神経細胞が存在することが分かった。また皮質Ⅲ-Ⅳ層には、バースト状の発火特性を示す神経細胞が存在することが分かった。
さらに、脳梁に設置した刺激電極から電気刺激を行い、各層に存在する神経細胞に誘発される興奮性シナプス伝達を解析した。皮質Ⅲ-Ⅳ層の神経細胞には、脳梁刺激で興奮性シナプス応答は誘発されなかった。皮質Ⅴ－Ⅵ層の錐体細胞において刺激強度に応じたステップ状のシナプス応答を比較的安定に誘発できることが分かったため、生後日齢を変えて入力線維数の生後発達変化を解析した。その結果、一つのⅤ-Ⅵ層錐体細胞に入力する脳梁線維の本数は発達の過程で徐々に増加することが分かった。その後、入力線維の数が若干減少する時期が見られた。この結果は、retrosplenial cortexⅤ-Ⅵ層錐体細胞では、一旦過剰に作られたシナプスが刈り込まれる可能性を示唆する。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Global scaling down of excitatory postsynaptic responses in cerebellar Purkinje cells impairs developmental synapse elimination. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawata, S., Miyazaki, T., Yamazaki, M., Mikuni, T., Yamasaki, M., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., and Kano, M.
  • 雑誌名: Cell reports 巻: 8 ページ: 1119-1129
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.014.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-organization of polarized cerebellar tissue in 3D culture of human pluripotent stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Muguruma, K., Nishiyama, A., Kawakami, H., Hashimoto, K., Sasai, Y.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 10 ページ: 537-550
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.12.051.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar plasticity and motor learning deficits in a copy-number variation mouse model of autism. (2014)
  • 著者名/発表者名: Piochon, C., Kloth, AD., Grasselli, G., Titley, HK., Nakayama, H., Hashimoto, K., Wan, V., Simmons, DH., Eissa, T., Nakatani, J., Cherskov, A., Miyazaki, T., Watanabe, M., Takumi, T., Kano, M., Wang, SS., Hansel, C.
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 5 ページ: 5586
  • DOI: 10.1038/ncomms6586.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Type1 metabotropic glutamate receptor regulates experience-dependent maintenance of mature synaptic connectivity in the visual thalamus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Narushima, M., Uchigashima, M., Harada, T., Hashimoto K., Aiba, A., Watanabe, M., Miyata, M., Kano, M.
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] CDC42EP4/septin-based perisyanptic glial scaffold that facilitates glutamate clearance. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishida, N., Yamazaki, M., Konno, K., Nakayama, H., Abe, M., Hashimoto, K., Nishioka, T., Kaibuchi, K., Miyakawa, T., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., Kinoshita, M.
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Analysis of spontaneous slow currents in the inferior olivary neurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y., Nakayama, H., Hashimoto, K. .
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] The change of morphology and distributions of microglia in the postnatal developing mouse cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Morimoto C., Nakayama, H., Hashimoto, K.
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Deficits in cerebellar plasticity and motor learning in a copy number variation mouse model of autism spectrum disorder. (2014)
  • 著者名/発表者名: Piochon, C., Simmons, D.H., Kloth, A.D., Grasselli, G., Titley, H.K., Nakayama, H., Hashimoto, K., Wan, V., Eissa, T., Nakatani, J., Cherskov, A., Miyazaki, T., Watanabe, M., Takumi, T., Kano, M., Wang, S.S.H., Hansel, C.
  • 学会等名: Neuro 2014
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] CDC42EP4-septin complex in parasynaptic domains of Bergmann glia facilitates cerebellar motor learning via GLAST-mediated glutamate clearance from the parallel fiber-Purkinje cell synapses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishida, N., Yamazaki, M., Konno, K., Nakayama, H., Abe, M., Miyakawa, T., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., Kinoshita, M.
  • 学会等名: Neuro 2014
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] Molecular mechanism of sensory experience-dependent maintenance of neuronal circuits. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyata, M., Narushima, M., Uchigashima, M., Hashimoto , K., Harada, T., Aiba, A., Watanabe, M., Kano, M.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] CDC42EP4/septin-dependent localization of GLAST to parasynaptic domains of Bergmann glia facilitates glutamate clearance from the parallel fiber-Purkinje cell synapses and motor learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishida, N., Yamazaki, M., Konno, K., Nakayama, H., Abe, M., Hashimoto, K., Nishioka, T., Kaibuchi, K., Miyakawa, T., Hashimoto, K., Watanabe, M., Sakimura, K., Kinoshita, M.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [備考]
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/physiol2/