2021 Fiscal Year Research-status Report
Developmental change in synaptic plasticity of corticomotoneuronal direct connections: Do motoneurons learn?
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18K06528
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
大野 孝恵 帝京大学, 医学部, 准教授 (60508109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 諭 帝京大学, 医学部, 助教 (50425641)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 運動ニューロン / ホールセル記録 / シナプス可塑性 / 長期増強(LTP) / GluN2B |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質運動野から脊髄運動ニューロンへの直接結合は高等霊長類にのみ存在し、巧緻運動を可能にするため進化した特殊な系と考えられてきたが、従来直接結合は無いと考えられていた齧歯類にもその幼初期には一過性に存在することが近年明らかにされ注目を集めている。しかしながら、成体マウスにおける脊髄運動ニューロンからのホールセル記録が困難なことから、一過性の皮質運動ニューロン直接結合にどのような機能的意義があり、どのようなメカニズムに基づいてシナプス除去されていくのか等不明な点が多く残されている。本研究にて、我々は生後７週齢マウスの運動ニューロンまで安定したホールセル記録を可能にしたことから、生後１週齢から３週齢にかけて見られる皮質運動ニューロン直接結合の除去過程を詳細に観察し、そのメカニズムの一部を明らかにして論文化した。また、中枢神経系で広く観察され、記憶・学習との関連が示唆されている長期増強LTPが脊髄細胞では観察され難いと考えられてきたが、これも同様の理由から詳細な研究はなされていないためであり、本研究にて、少なくとも皮質運動ニューロン直接結合のある脊髄運動ニューロンからはLTPを安定して記録できており、シナプス除去過程における、LTPの変化に加え、長期抑圧LTDの変化についても観察し、運動ニューロン自体の可塑性の変化についても、本年度中にまとめ、論文化する予定である。なお、そのメカニズムにNMDA受容体サブユニットであるGluN2Bが関与している可能性があり、それも合わせて検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究自体は継続しており、研究内容の一部は論文化に漕ぎつけたが、コロナ禍にて研究時間ならびに動物の搬入、あるいは輸入試薬の入手がかなり遅れ、特に発達過程を観察する我々の研究は、計画通りに進めることが困難であった。
また、繁殖中の動物の維持が一部難しくなり、野生型とのバッククロスなどの作業を挟まざるを得なくなったことも、研究を遅らせてしまう原因の一つとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、本年度中に論文投稿予定の、皮質運動ニューロン直接結合除去過程における、LTPならびにLTDの変化と、そこに関連する可能性のあるGluN2B依存性に関する研究を行う。運動ニューロン選択的にGluN2Bをノックアウトする手段として、今までは、Grin2B-Floxマウスの運動ニューロンに逆行性にAAV-Creを発現させていたが（支配筋への注入による）、本年度からはGrin2B-FlixマウスとChAT-Creマウスを掛け合わせ、運動ニューロン選択的にGluN2Bをノックアウトしたマウスを用いて、運動ニューロンのホールセル記録を行っていく方針である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍に伴う研究時間の制限および海外からの試薬やウイルスの搬入遅延などにより、本年度投稿予定であった研究の一部を引き続き継続するため、残金を実験動物ならびに試薬の購入にあてる。また、遺伝子改変動物の維持・j繁殖にもあてたい。
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