大規模な回路精緻化の起きる新生仔大脳皮質の“現場”解明のための先導アプローチ

一种阐明新生儿大脑皮层“现场”结构的领先方法，大规模电路在此发生

• 批准号: 21K18245
• 负责人: 岩里 琢治
• 金额: $ 16.56万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18245/
• 关键词: 神経科学; 発達期可塑性; マウス; 二光子顕微鏡; シナプス; 大脳皮質; 新生仔期

大脳皮質の神経回路は、生後の一時期に感覚入力や自発神経活動の影響を強く受けながら精緻化され、成体の高度な脳機能を担う洗練した回路となる。特に新生仔期は大脳皮質の神経回路は大規模な精緻化が起きる重要な時期であるが、成体の脳で用いられる手法の多くは新生仔脳でそのまま使うことはできない。そうした実験手法の未整備のため、大脳皮質が精緻化される”現場“で実際に何が起きているかはほとんどわかっていない。本研究課題では、生後発達期の神経活動依存的神経回路精緻化が形態学的に明確に検出できる特長をもつマウス体性感覚野（バレル野）をモデルとしてこの課題に取り組んでいる。成体では、バレル野第4層の神経細胞は1個のバレルに向けて非対称的に樹状突起を伸ばすことにより、1本のヒゲからの入力を大脳皮質に伝える視床皮質軸索と選択的にシナプスを作っている。昨年度までの研究により、新生仔マウスのバレル野第4層神経細胞の樹状突起形態の変化を1時間ごとに8時間にわたりタイムラプスで観察することに成功していた。その手法を用いてイメージングを行い、本年度中に、樹状突起形態が9時点のすべてで明確に観察できる細胞を19個手に入れた。それらの細胞の樹状突起形態を観察時点間で比較することにより、（これまでの8時間間隔では難しかった）樹状突起ダイナミクスの正確な追跡が初めて可能となった。得られた4次元データを様々な観点から定量解析した結果、樹状突起やその枝の新生、退縮、さらに伸縮に関して、バレルの内側と外側で差がないことが明らかとなった。この結果は、バレル野第4層細胞が樹状突起や枝をバレル内側に選択的に作ったり、逆にバレル外側で選択的に樹状除去するのではなく、大規模な試行錯誤を行いながら樹状突起を精緻化することを示していると考えられる。

The cerebral cortex is strongly influenced by sensory input and neurologic activity in the postnatal period, and the brain is highly functional in adults. In particular, the neonatal period is characterized by large-scale refinement of the cerebral cortex, which is an important period for the development of the brain. "What is the meaning of this?" he asked. This study focuses on the refinement of neurologic circuits dependent on postnatal development, the identification of morphological features, and the identification of somatic sensory fields. In adults, neurons in the fourth layer of the optic bed axon are divided into two groups: one group is oriented toward the non-symmetrical dendrites, the other group is oriented toward the central cortex, and the other group is oriented toward the central cortex. The changes of dendritic processes in the fourth layer of neurons were observed successfully in the first 8 days of the study. In the middle of the year, the tree shape was clearly observed in 19 hands. The morphology of dendrites in the cells was compared between the observation time points. The correct tracking of dendrites was possible. The results of quantitative analysis from the 4D digital data are obtained. The branches of the tree are reborn, retracted, and expanded and contracted. The inner and outer sides of the shell are different. The result is that the fourth layer of cells in the field has dendrites, branches, and branches. The inner part of the tree is selected. The reverse part of the tree is selected. The tree is removed. The large-scale trial error is selected. The dendrites are refined.

项目成果

Spontaneous Activity in the Whisker-Innervating Region of Neonatal Mouse Trigeminal Ganglion

新生小鼠三叉神经节晶须神经支配区的自发活动

• 发表时间: 2022
• 作者: Piu Banerjee;Fumi Kubo;Hirofumi Nakaoka;Takuya Sato;Tatsumi Hirata;Rieko Ajima;Takuji Iwasato
• 通讯作者: Takuji Iwasato

Dendritic refinement of layer 4 neurons in the neonatal barrel cortex

新生儿桶状皮层第 4 层神经元的树突细化

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahashi Eri;Saruwatari Junji;Fujimoto Tomokazu;Tanoue Yuki;Fukuda Takaichi;Inoue Toshihiro;Takuji Iwasato
• 通讯作者: Takuji Iwasato

Basic structure and cytocompatibility of giant membrane vesicles derived from paraformaldehyde-exposed human cells.

来自多聚甲醛暴露的人体细胞的巨膜囊泡的基本结构和细胞相容性。

• DOI: 10.1093/jb/mvab144
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Journal of Biochemistry
• 作者: Saya Okada;Yuta Fukai;Yuki Tanoue;Hesham Nasser;Takaichi Fukuda;Terumasa Ikeda;Hisato Saitoh
• 通讯作者: Hisato Saitoh