神経回路担当細胞の選択と安定化

负责神经回路的细胞的选择和稳定

• 批准号: 20019016
• 负责人: 山田 麻紀
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019016/
• 关键词: 可塑性; 記憶; スパイン; CapZ; Arc; LTP; 海馬; 抑制性神経伝達; 神経回路; Sparse coding; 神経活動依存; シナプス; BDNF; 苔状線維

目的 記憶の基盤となるシナプス可塑性が、細胞の全てに同様に起こるのか、一部の細胞が選択されて起こるのか、科学的に明確な答えはまだない。本研究はこの根本的な謎に対して解明への道筋をつけることを目的とした。背景 本研究代表者は、既に発表した論文で、神経細胞は活動依存的に数時間から数日の単位で抑制性神経細胞によってより強い入力を受けることを見いだした。抑制が必要なのは、記憶に神経細胞の一部が選ばれて活動するため、過去に選ばれた細胞が記憶上書き防止のために抑制されると考えた。本課題では少数の細胞が選ばれることを支持する結果を得た。結果 神経細胞スパイン形態変化は、近年、シナプスの可塑的機能変化を反映すると考えられてきている。そこで、Thy1-mGFP TGマウス個体を新規環境に15または60分暴露し60分時点での海馬CA1錐体細胞のスパイン形態を解析した。この際、Arc(活動した神経のマーカー)発現を指標に、各個体で神経細胞群を分類して初めて対照群(新規環境暴露なし)に比べ60分群でのみ差異が見いだされた。すなわち、Arc陽性細胞で大きなスパインが数%増えたと推測できた。少なくともある種の記憶は、一部の(Arc発現)神経細胞の数%のスパインの拡大を伴うと考えられ、日常的記憶にかかわる変化が、一部の神経細胞によるわずかなものである可能性を示唆した(Cereb Cortex. 2009 ; 19 : 2572-)。さらに、可塑的変化を起こしたスパインをマークできる分子を求め、古典的認知症モデルである脳弓切断でのDifferential ScreeningでCapZを同定し、スパインの一部に存在すること、生体内でLTPを起こす強い入力を与えた層に選択的にCapZ免疫染色強度が高まることを見いだした(Genes to Cells, in press)。すなわち、CapZが存在する「一部の」スパインはLTP様の変化をしたと推測でき、LTPマーカーとしてCapZが有望と考えられた。結語 本研究課題によって、個体の記憶に伴う生体内での変化が、予想よりも少数の細胞やスパインで起きている可能性が提示された。

目的还没有科学的明确答案，是否以相同的方式出现在所有细胞中，还是选择某些细胞。这项研究旨在为解决这个基本谜团的途径树立途径。在先前发表的论文中，本研究者发现，在几个小时到几天的时间内，神经元以活动依赖性方式接受抑制性神经元的输入。我们认为抑制是必要的，因为选择了某些神经细胞并在记忆中活跃，因此以前选择的细胞会被抑制以防止记忆覆盖。该研究支持了结果以选择少量细胞。结果：神经元脊柱形态的变化被认为反映了近年来突触的塑性功能的变化。因此，将THY1-MGFP TG小鼠的个体暴露于15或60分钟的新环境中，并在60分钟时分析了海马CA1锥体细胞的脊柱形态。在这种情况下，与对照组（没有新的环境暴露）相比，使用ARC（没有活性神经的标记）作为指数在每个个体中分类时，仅在60分钟组中发现差异。换句话说，可以估计，在电弧阳性细胞中，大刺的数量增加了几％。至少某些类型的记忆被认为涉及某些（表达弧）神经元的脊柱扩展的数％，这表明某些神经元可能涉及日常记忆中涉及的变化可能很小（CerebCortex。2009; 19：2572-）。 Furthermore, we searched for molecules that could mark spines that had undergone plastic alterations, and identified CapZ using differential screening in the classical dementia model of brain arch cutting, and found that it was present in a part of the spine and that the intensity of CapZ immunostaining was selectively increased in layers that gave strong inputs that caused LTP in vivo (Genes to Cells, in press).换句话说，可以推测存在CAPZ存在的某些棘突具有类似LTP的变化，而CAPZ被认为是LTP标记。结论该研究主题表明，与单个记忆相关的体内变化可能会发生在较少的细胞和刺发生中。

项目成果

P20-A1-6海馬シナプスにおける急速で一過性の経験依存的構造変化

P20-A1-6 海马突触的快速和短暂的依赖于经验的结构变化

• 发表时间: 2009
• 作者: 北西卓磨;山田麻紀;池谷裕二;松木則夫
• 通讯作者: 松木則夫

Activity-dependent localization in spines of the F-actin capping protein CapZ screened in a rat model of dementia

• DOI: 10.1111/j.1365-2443.2010.01411.x
• 发表时间: 2010-07-01
• 期刊: GENES TO CELLS
• 影响因子: 2.1
• 作者: Kitanishi, Takuma;Sakai, Jun;Yamada, Maki K.
• 通讯作者: Yamada, Maki K.

シナプス形成とグリア細胞によるシナプスの調節

神经胶质细胞的突触形成和突触调节

• 发表时间: 2009
• 期刊: 細胞工学 28
• 作者: 根東覚;山田麻紀;岡部繁男
• 通讯作者: 岡部繁男

Experience-Dependent, Rapid Structural Changes in Hippocampal Pyramidal Cell Spines

• DOI: 10.1093/cercor/bhp012
• 发表时间: 2009-11-01
• 期刊: CEREBRAL CORTEX
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kitanishi, Takuma;Ikegaya, Yuji;Yamada, Maki K.
• 通讯作者: Yamada, Maki K.

Acute and coordinated spine reorganization in behaviorally activated neurons

行为激活神经元的急性和协调的脊柱重组

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Kitanishi;Y. Ikegaya;N. Matsuki;M. K. Yamada
• 通讯作者: M. K. Yamada