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2光子励起顕微鏡を用いた発達期大脳皮質シナプスリモデリングの直接観察

使用双光子显微镜直接观察发育中的大脑皮层的突触重塑

基本信息

批准号：
11J05614
负责人：
一色真明
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに二光子励起顕微鏡を用いて、発達期のマウス大脳皮質における興奮性シナプスの動態を観察する実験系を立ち上げ、その観察系を用いて自閉症モデルマウスの発達期における興奮性シナプス動態を観察した。自閉症モデルマウスの発達期大脳皮質では野生型マウスと比較して興奮性シナプス動態が亢進していることが示された。本年度は更に抑制性シナプスの指標となる分子のgephyrinの観察も行った。大脳皮質の錐体細胞樹状突起上に見られるスパインと呼ばれる突起構造は興奮性シナプス後部の形態的指標となるが、一部のスパインは抑制性シナプスも同時に含むものもある。抑制性シナプスを含むスパインは視床からの興奮性の投射を受け、抑制性シナプスを含まないスパインは皮質内の興奮性の投射を受けている事が既に報告されている。そこで本年度の研究では、gephyrinを指標とすることで、スパインを視床からの入力を受けるものと皮質間の入力を受けるものに分類して解析を行った。その結果、生後3週のマウスでは、視床から入力を受けるスパインは非常に安定であり、皮質間の入力を受けるスパインは非常に動的であった。また、自閉症モデルマウスでみられるスパイン動態の亢進は、皮質間の入力を受けるスパインに特異的であった。こうした結果から、自閉症では皮質内の神経回路形成に異常が生じていることが示唆された。更に、本年度はマウス大脳皮質の神経活動を変化させた際の野生型と自閉症モデルマウスでの応答についても検討した。マウスのヒゲからの入力は体性感覚野のバレル領域に伝達される。ヒゲを抜くなどの処理を行うことで、皮質内の神経活動を変化させることができる。野生型マウスではバレル野の神経活動を上昇させたときにスパイン動態が亢進するが、モデルマウスでは動態に変化が見られなかった。また、モデルマウスでは神経細胞が活性化した際に見られる特定の遺伝子の発現が野生型より生じにくくなっていることも示された。こうした結果からも自閉症モデルマウスでは神経細胞間の回路に異常が生じ、適切な情報伝達が損なわれていると考えられる。

In the past year, two-photon excitation microscopes have been used to detect excitatory changes in the development of autism. Autism is a disease that affects the development of the brain. This year, we have improved the performance of inhibition index and molecular gephyrin detection. The pyramidal cell dendrites in the cortex of the brain are characterized by an excitatory, inhibitory, and morphological structure. The inhibitory factors include the receptor of excitatory projections in the optic cortex, and the inhibitory factors include the receptor of excitatory projections in the optic cortex. This year's study was conducted on the classification of gephyrin and its effects on the visual system. 3 weeks after birth Also, the autistic Autism is the result of abnormal neural circuit formation in the cortex. In addition, this year, the brain activity of the large cortex has changed, and the response of wild-type autism has been discussed. It is necessary to enter the field of physical sensation. The brain activity in the cortex changes. The wild type has increased its activity. In addition, the expression of specific genes in the brain cells was detected when they were activated. The result is autism, which results in abnormalities in the circuit between nerve cells, and appropriate information loss.