【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】16K14564 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / 神経回路形成 / 経シナプストレーサー / 知覚神経回路 / 回路形成 / 神経科学

【研究成果の概要】

大脳皮質を構成するニューロンは共通の投射標的をもつ６層のニューロンを領野ごとに修飾し、複雑かつ秩序だった３次元の神経回路をつくることで視覚・体性感覚・聴覚等の高次の知覚を発現する。この知覚神経回路の構築には内因性の遺伝子プログラムに加え、末梢感覚器官からの神経入力が重要な役割を担うと考えられているが、その寄与については不明な点が多く残されていた。本研究では、知覚神経回路形成過程の入力依存性を明らかにするために、順行性シナプス移行型のウイルスベクターによる入力の可視化および神経活動の制御を行い、神経活動依存的な大脳皮質神経回路構築機構について新たな知見を得た。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】16H04798 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / 初期ニューロン / 細胞分化 / 進化 / 大脳新皮質 / カハールレチウス細胞 / サブプレート細胞 / 遺伝子発現 / カハール・レチウス細胞 / サブプレート / 幹細胞 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 神経科学

【研究成果の概要】

哺乳類以降で急速に発達し、ヒトにおいて最も数が増大した大脳皮質で最初に誕生するニューロン群は、その発現分子も含め、これまで知見が極めて乏しかった。本研究では大脳皮質初期ニューロンの分子多様性の意義を明らかにすることで、哺乳類特有の大脳皮質の形成機構を解明することを目的とした。特にゲノムワイドアプローチによる初期ニューロンに特異的に発現する新規遺伝子群の同定、異種間遺伝子導入・細胞移植により、大脳皮質初期ニューロンに発現する遺伝子の多様性が、哺乳類特有の大脳皮質構造の形成に重要な役割をもつことが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)

【研究分野】神経解剖学・神経病理学

【研究領域課題番号】15H02355 (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 / 層構造 / 神経科学 / 脳・神経

【研究成果の概要】

大脳皮質の興奮性神経細胞は脳室面近くで産生されたのち放射状に移動し、脳表面に平行な多層構造を作る。この層構造は、移動終点にある細胞から分泌されるリーリン分子が欠損すると全体として逆転するが、リーリンの作用機序はよくわかっていなかった。本研究では、リーリンが神経細胞に直接作用して、N-カドヘリン依存的な相互接着を一過的に促進することを見出し、確かに正常脳では脳表面直下に細胞が縦に並んだクラスターが形成されることを示した。

【研究の社会的意義】

大脳皮質は進化の最高傑作とも言われ、様々な高次脳機能を担っている。統合失調症など様々な精神神経疾患で、発生過程に微細な異常が生じることが生後の発症リスクを高める可能性が示唆され、注目されている。本研究でその大脳皮質発生過程における機能の一端を明らかにしたリーリンは、ゲノム解析などで統合失調症などとの関連が強く示唆されている分子でもあり、それら疾患の発症機序解明にも資する可能性が考えられる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)

【研究分野】神経生理学・神経科学一般

【研究領域課題番号】26640003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 感覚 / 大脳皮質 / 地磁気 / 地磁気感覚 / ネズミ / 迷路 / 神経科学

【研究成果の概要】

もし今まで感知できなかった情報を、人工センサを通じて脳に直接送る方法が開発された時、被験体の脳はその情報を人工センサとともに、すみやかに同化し、活用することができるだろうか。本研究では、磁界の向きを感知し、脳へシグナルを送る「磁気知覚センサ」を開発した。この磁気知覚センサをラットの脳に刺激電極を介して接続することにより、ラットは一次視覚野に直接送られるシグナルを手掛かりとして空間記憶課題を解くことができることを示した。すなわち、補助センサを脳に装着することによって動物が生来感知できないものを新たに感知し、活用できるようになる可能性が示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】25640039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳新皮質 / 神経細胞 / 層特異性 / 転写因子 / 発生・分化 / 神経科学 / 大脳皮質 / 抑制性神経細胞

【研究成果の概要】

マウスの発生期大脳新皮質内で、人為的に特定の遺伝子を強制発現することにより、抑制性神経細胞を多く作らせることに成功した。また、大脳新皮質の第2-3層の神経細胞と第4層の神経細胞に関して、二種の転写因子Brn1/2とRorbが相互抑制しており、前者が優位になると2-3層神経細胞に、後者が優位になると4層神経細胞に分化することを見出した。すなわち、この両者を使い分けることによって、未成熟神経細胞からの分化方向を人為的に変換できることを発見した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】24500394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / ニューロン / 分化 / 遺伝子発現 / 大脳新皮質 / 発生・分化 / 脳・神経 / 神経科学 / 転写因子

【研究成果の概要】

知覚や随意運動などの高次の機能を担う大脳の新皮質は、発生の過程で神経幹細胞が経時的に異なるニューロンを生み出すことで６層の構造を形成する。本研究では大脳皮質の形成原理を理解するために、神経幹細胞からニューロンへの分化の過程で作動する遺伝子プログラムに焦点をあて、層特異的なニューロンの分化機構について解析を行った。まずマウスの大脳皮質において各層の神経前駆細胞に発現する遺伝子群を網羅的に同定し、これら遺伝子のニューロンの分化における機能について検証した。一連の解析により、大脳皮質の神経回路形成における層特異的遺伝子プログラムを介した樹状突起のパターニングおよび配置決定機構について明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】融合基盤脳科学

【研究領域課題番号】23300148 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 高性能レーザー / 運動野 / 大脳皮質 / 神経科学

【研究成果の概要】

高次運動野（M2）と一次運動野（M1）の間での機能的・解剖学的シナプス結合様式を系統的に調べた。ChR2光刺激法と電気記録を組み合わせることで、M2からM1へは主に5層から、M1からM2へは主に2/3層からシナプス投射していることを見出した。逆行性および順行性蛍光トレーサーの実験においてこの機能結合層非対称性は支持された。またアデノ随伴ウイルスを用いてGCaMPを広域の大脳皮質の神経細胞に発現させ、それを広範囲に２光子イメージングする実験系を覚醒マウスにおいて確立した。ChR2の光刺激時間を長くすることで複雑運動の大脳皮質における表現様式を系統的に明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】22240041 (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 / 細胞移動 / 神経科学 / 脳・神経

【研究成果の概要】

哺乳類特有の脳構造である大脳皮質脳室下帯／多極性細胞蓄積帯MAZにおいて、それを構成する細胞の産生様式を制御する分子の検索を行い、機能解析や比較ゲノム解析の結果、重要な候補分子を見いだした。さらに、MAZの多極性移動神経細胞に発現する受容体とその内在性リガンドを複数同定するとともに、多極性移動神経細胞の特徴的な動態がPI(3,4)P2-ラメリポディン-Ena/VASP-アクチン系によって制御されることを見いだした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】49,660千円 (直接経費: 38,200千円、間接経費: 11,460千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】21650078 (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

【研究成果の概要】

高度な知能・精神活動などを担う大脳新皮質を、哺乳類が進化において獲得した仕組みの一端を示した。すなわち、他の神経細胞の活動を抑制する働きをする「抑制性神経細胞」と呼ばれる細胞の移動能が、哺乳類で新皮質内に進入できるように変化したことが鍵を握ることを発見した。大脳新皮質の抑制性神経細胞は、統合失調症などの精神疾患と関連する可能性が近年注目されており、ヒトが高度な脳機能を獲得した仕組みの解明につながる可能性がある。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 300千円)

【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)