Studies of Scrap and Build of Neocortical Neuronal Circuits using Mouse Somatosensory Cortex

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system
• Project/Area Number: 16H06459
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: Iwasato Takuji 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (00311332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下郡 智美 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (30391981)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 神経科学 / 神経回路 / 哺乳類 / 大脳皮質 / 発達

Outline of Final Research Achievements

In the cerebral cortex of the postnatal animals, neuronal circuits are reorganized in an activity-dependent manner. In particular, during the neonatal stage, neuronal circuit refinement involves drastic scrap and build of dendrites and axons. In this research, using the mouse primary somatosensory cortex (barrel cortex) layer 4 (L4) as a model, we revealed dynamic mechanisms of dendritic refinement of the barrel cortex L4 neurons using the original in vivo two-photon imaging system. We also found a molecular pathway involving Btbd3 for the dendritic refinement.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトなど高等動物の高次脳機能の基盤となる精緻な神経回路が形成されるためには、生後発達期に神経活動依存的に回路が再編されることが重要だが、そのメカニズムについては不明のことが多い。本研究では、マウス体性感覚野を用いて、樹状突起精緻化の過程、動態、分子メカニズムの一端を明らかにした。これらの発見は、より普遍的な原理の解明のための基盤となる。また、発達期における神経回路精緻化の異常はヒトの発達障害や精神疾患などの原因となると考えられることから、将来的に、それらのメカニズム解明や治療法の開発につながることが期待される。