【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】26221001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 学習・記憶 / ドーパミン / 大脳皮質 / 大脳基底核 / グルタミン酸 / 蛋白質合成 / 条件学習 / 精神症状 / D2受容体 / 記憶 / 光刺激 / 光プローブ / ２光子顕微鏡 / 蛍光プローブ / スパイン / カルシウム / 樹状突起スパイン / 学習

【研究成果の概要】

我々は強化増大した樹状突起スパインシナプスを特異的に標識するASプローブを構築し、運動学習が増強・新生スパインに依存することを操作的に証明し(Nature 2015)、ケタミンの抗うつ作用に前頭葉のスパイン新生が関与することを明らかにした(Science 2019)。同様な標識手法が軸索にも応用可能であり、増強スパインに入力するシナプス終末であることがわかってきた（未発表）。条件学習のドーパミン過程についてシナプスレべルではD1細胞のスパインが増強すること(Science 2014)、また、弁別学習の際にはD2細胞のスパインが増強し、それが弁別学習に関与することを明らかにしつつある(未発表)。

【研究の社会的意義】

心を育む脳の働きは神経回路の電気化学的活動で起きると信じられている。しかし、学習するときには、これに加えて神経を繋ぐシナプスが運動することを我々は見出し、これが運動学習、うつ症状など個体レベルで使われていることを証明した(Nature 2015, Science 2019)。また、条件付け学習の際には、脳内報酬信号であるドーパミンは適切なタイミングで神経から放出されれば記憶を強く促す作用があることを明らかにした(Science 2014)。この個性的に運動する脳の描像は我々の個性や病気を理解する新しい鍵となるであろう。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】195,000千円 (直接経費: 150,000千円、間接経費: 45,000千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】23700399 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

グリア細胞 / アストロサイト / in vivo / 脳血流 / 大脳皮質 / マイネルト基底核 / ヒゲ / ２光子励起顕微鏡 / シナプス可塑性 / マウス / カルシウム / 光刺激 / オプトジェネティクス

【研究成果の概要】

本研究課題では、シナプス可塑性にグリア細胞が関与しているかどうかを、生きているマウスで検証することを目的とした。その結果以下を見つけた:大脳皮質にて可塑性誘導時にグリア細胞がカルシウム活動を示すこと;この活動に伴って細胞外D-セリン濃度が上昇すること;このグリア活動を抑制すると可塑性が消失すること;この活動を抑制しても脳血流応答には影響が無いこと。以上の結果から、グリア細胞のカルシウム活動がシナプス可塑性に大切であると結論した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】21700374 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイネルト基底核 / アセチルコリン / 大脳皮質 / 長期増強 / グリア細胞 / イメージング / in vivo / 2光子顕微鏡 / 皮質可塑性 / カルシウム / イン・ビボ / カルシウム計測 / マウス / シナプス可塑性

【研究成果の概要】

麻酔下マウスのマイネルト基底核(NBM)とヒゲ刺激とを同時に行って大脳皮質において長期増強(LTP)を誘導し、その間の大脳皮質細胞群カルシウム(Ca^<2+>)活動を二次元可視化解析した。この結果LTP誘導最中にグリア細胞がCa^<2+>活動していることを発見した。さらに、このCa^<2+>活動を抑制したところ、NBM刺激に対する神経細胞応答は正常にも関わらず、LTPが消失することを発見した。これらの結果は、LTP誘導にグリア細胞活動が必須であることを生きたままの動物で初めて示した点で重要である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】19700306 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

in vivo / イメージング / 大脳皮質 / アセチルコリン / カルシウム / 2光子顕微鏡 / マイネルト基底核 / 覚醒 / 光子顕微鏡 / イン・ビボ / カルシウム計測 / ラット

【研究成果の概要】

マイネルト基底核などの皮質下神経核は大脳皮質へ作用して、睡眠-覚醒を制御する。従来の研究の観測対象は大脳皮質の脳波や血流、アセチルコリン放出量であった。そのため、マイネルト基底核が大脳皮質のグリア細胞へ与える作用はほとんど知られていない。本研究はin vivo2光子顕微鏡を用いることで、生きた動物個体の大脳皮質に存在する神経細胞のみならずグリア細胞の活動も計測した。その結果、マイネルト基底核の活動が、大脳皮質神経細胞だけでなく、グリア細胞の細胞内カルシウム濃度も上昇させることを発見した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,750千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 450千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】19200031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / 発生・分化 / 神経科学 / 脳・神経 / 細胞移動 / 神経細胞移動 / 辺縁帯 / IPA / カルシウム / 樹状突起形成

【研究成果の概要】

大脳皮質神経細胞の移動過程に注目し、まずは辺縁帯直下で移動終了過程にある細胞に強く発現する遺伝子を多数同定した。また、いくつかの分子について層形成や細胞動態における機能を見いだした。さらに、脳室帯で誕生した神経細胞と脳室下帯/中間帯で誕生した神経細胞とでは移動プロファイルが全く異なることを見いだした。前者は、脳室下帯とオーバーラップする部位で一時的に長時間滞留することを発見し、多極性細胞蓄積帯と命名した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】37,050千円 (直接経費: 28,500千円、間接経費: 8,550千円)