発達期の神経活動レベル調節による大脳半球間投射制御の解明

大脳皮質の半球間投射は、左右の半球を正しく神経接続することで高度な脳機能を生む重要な構造である。その発達機構はマウスの第2/3層の神経細胞が持つ投射を対象に詳しく調べられ、生後１－２週に急速に発達すること、同時期の神経活動がその発達制御の一端を担うことがわかっている。しかし、神経活動レベルを調節する機構はよくわかっていない。また、半球間投射は主に第2/3層と第５層の神経細胞が作るが、第５層細胞の投射は方法論の難しさから研究が進んでいない。応募者はこれまでの研究で、半球間投射を持つ第５層の神経細胞が、投射の発達時期にgap junction (GJ)で密に結合し合うネットワークを持ち(Science 358, 610, 2017)、神経細胞間の活動レベルを均一化することを明らかにした(Neuroscience 406, 1, 2019)。GJネットワークによる神経活動レベル調節が半球間投射の発達を制御している可能性が示唆される。そこで本研究では、「1. 第2/3層の半球間投射のGJによる制御」、「2. 第5層の半球間投射の発達過程とGJによる制御」、「3. GJ操作による投射異常が個体レベルに及ぼす影響」を明らかにする。1.に関しては、第2/3層細胞のGJ機能を亢進または抑制して半球間投射を解析したところ、一定の影響が見られた。今後は例数を増やしつつ詳細を解析していく。2.に関しては、第５層細胞への子宮内エレクトロポレーション法による遺伝子導入はすでに習熟しており、第５層細胞に特異的に遺伝子導入するための遺伝子改変マウスを繁殖させている。3.に関しては、必要となる新生児マウスからの脳活動イメージング手法の論文を投稿し最近受理された（STAR Protocols, 2023.03.28受理）。

大脳皮質の半球間投射は、左右の半球を正しく神経接続することで高度な脳機能を生む重要な構造である。その発達機構はマウスの第2/3層の神経細胞が持つ投射を対象に詳しく調べられ、生後１－２週に急速に発達すること、同時期の神経活動がその発達制御の一端を担うことがわかっている。しかし、神経活動レベルを調節する機構はよくわかっていない。また、半球間投射は主に第2/3層と第５層の神経細胞が作るが、第５層細胞の投射は方法論の難しさから研究が進んでいない。応募者はこれまでの研究で、半球間投射を持つ第５層の神経細胞が、投射の発達時期にgap junction (GJ)で密に結合し合うネットワークを持ち(Science 358, 610, 2017)、神経細胞間の活動レベルを均一化することを明らかにした(Neuroscience 406, 1, 2019)。GJネットワークによる神経活動レベル調節が半球間投射の発達を制御している可能性が示唆される。そこで本研究では、「1. 第2/3層の半球間投射のGJによる制御」、「2. 第5層の半球間投射の発達過程とGJによる制御」、「3. GJ操作による投射異常が個体レベルに及ぼす影響」を明らかにする。1.に関しては、第2/3層細胞のGJ機能を亢進または抑制して半球間投射を解析したところ、一定の影響が見られた。今後は例数を増やしつつ詳細を解析していく。2.に関しては、第５層細胞への子宮内エレクトロポレーション法による遺伝子導入はすでに習熟しており、第５層細胞に特異的に遺伝子導入するための遺伝子改変マウスを繁殖させている。3.に関しては、必要となる新生児マウスからの脳活動イメージング手法の論文を投稿し最近受理された（STAR Protocols, 2023.03.28受理）。