Roles of spike timing-dependent plasticity in neural formation during development

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: Jikei University of Health Care Sciences (2021); Osaka University (2017-2020)
• Principal Investigator: Kimura Fumitaka 滋慶医療科学大学, 医療科学部, 教授 (00202044)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊丹 千晶 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (90392430)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 大脳皮質 / 円柱構造 / カンナビノイド / 4層細胞 / 活動依存的 / 発達期 / 臨界期

Outline of Final Research Achievements

The neocortex is highly evolved and thought to play the highest function in the mammalian brain, which includes sensory, motor and association cortex. Although these functions are extremely diverse, these corteces have an important morphological feature, that is columnar organization. In spite of its importance, how such columnar structure is made is mostly unknown. In the present study, we showed that endocannabinoid (cannabinoid is the active ingredient of marijana) plays a key role in constructing this sturacture during development, by pruning the axons crossing the columns in an activity dependent manner, operating spike timing-dependent plasticity, or STDP.

Free Research Field

神経科学、神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大脳皮質の共通構造である円柱状構造の形成メカニズムはこれまで殆ど全く分かっていなかった。これを始めて明らかにした事の意義は重大である。同時に、この円柱状構造の形成に大麻の有効成分であるカンナビノイドの受容体が関与していることの意味も極めて重大である。我々の結果は、成長期にカンナビノイドを摂取すると大脳皮質の円柱構造が正確に形成されないだけでなく、皮質4層細胞の軸索が刈り込まれてしまう可能性が極めて大きいことを示している。