【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】16650066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ラット / 長期増強 / 海馬 / 記憶 / 神経新生 / 扁桃体 / シナプス伝達 / 突然変異 / 遺伝子操作

【研究成果の概要】

1.転写因子であるPax6のヘテロ接合体変異ラットの海馬スライス標本を用いて電気生理学的解析を行った。Pax6変異ラットでは海馬歯状回での成体ニューロン新生が減少していることがすでに明らかになっているため、野生型と変異型ラットより得られたスライス標本において、歯状回での長期増強(LTP)に異常がみられるかどうかを検討したが、GABA_A受容体を部分的にブロックした条件下での高頻度刺激によるLTPの誘導・発現には差がみられなかった。現在、膜電位感受性色素や多点記録電極を用いて、変異型ラットにおいて興奮の2次元的な広がりに異常が見られるかどうかを検討している。
2.NMDA受容体のNR2Bサブユニットの細胞内ドメインのチロシン残基で最も強くリン酸化されるTyr1472をフェニルアラニンに置換したNR2Bサブユニットを発現するノックインマウスを作製し、その機能解析を行った。このノックインマウスでは、何も処理しない状態で扁桃体でのNR2Bのチロシンリン酸化の程度が5分の1程度に減少していた。このノックインマウスの扁桃体では、光学顕微鏡レベルでは構造的な異常は見られなかったが、電子顕微鏡レベルではNR2Bサブユニットの分布に異常が観察された。また、扁桃体スライス標本では、扁桃体外側核での通常のシナプス伝達そのものには異常がなかったが、LTPが顕著に障害されていた。さらに、個体レベルでは、音刺激による恐怖条件付けに異常が観察され、NR2BサブユニットのTyr1472のリン酸化がシナプス可塑性や恐怖学習に重要な役割を果たすことが明らかとなった。現在、このノックインマウスの海馬歯状回におけるニューロン新生と可塑性に異常があるかどうかを検討している。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】16203038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海馬 / 空間認知 / 時間認知 / 比較認知 / 神経心理学 / ラット / 脳損傷

【研究成果の概要】

魚類による研究:キンギョを用いてモリス型迷路に機能的に類似した課題を訓練し、腹内側大脳が空間記憶に関係し、したがって哺乳類海馬の機能的相当部位であることがわかった。
鳥類による研究:ハトとキンカチョウを用いて、神経毒、高周波、吸引、の損傷を比較し、どの場合も海馬損傷による空間記憶障害を見たが、WGTA様の課題においては、海馬損傷は強い障害をもたらさなかった。カケスの空間学習も検討したが、海馬損傷研究には至らなかった。
げっ歯類による研究:ラットを用いてハトと同様の連続空間弁別課題を訓練し、ハトと同様の海馬損傷効果を得た。また、空間課題に置いては課題の行動的精査を行うとともに、海馬、海馬采、頭頂皮質、扁桃体損傷の効果を比較し、海馬の空間認知における役割を明らかにした。また、NMDA受容体の機能も明らかにした。一方時間認知については、海馬シータ波と時間学習との関連を明らかにするとともに、内側前頭前野の損傷およびマイクロダイアリシスによる検討を行った。またC57マウスの虚血による海馬損傷によって乾燥型迷路課題に選択的な障害が観察され、物体認知ではそのような障害が観察されなかった。
ヒトによる研究:モリス型迷路に対応する指迷路を開発し、癲癇のため海馬損傷を行った患者による実験を行い右側海馬損傷により空間学習が障害されることがわかった、また、海馬損傷が認められるアルツハイマーおよびコルサコフ患者の神経心理学的研究により、時間空間の統合的記憶障害が明らかにされた。
まとめ:広範囲の種を用いてできるだけ類似した課題で比較を行うという目的は一定に達成されたが、空間時間の統合についてはその系統発生を明らかにできるだけのデータ集積には至らなかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)

【研究分野】精神神経科学

【研究領域課題番号】15591211 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海馬 / ストレス / ビスフェノールA / エストロゲン受容体 / 母仔分離ストレス / トランスサイレチン / 脈絡叢 / 母仔分離モデル / ラット

【研究成果の概要】

本年度は昨年度の研究結果を踏まえて、1)ビスフェノールA(BPA)の胎児期および授乳期投与におけるストレス感受性への影響、2)母仔分離ストレスがその後のストレス感受性に影響する機序、に関しての実験を行った。1)について、本年度はエストロゲン受容体のアンタゴニストであるICI182780を出生後から3週齢まで投与し、成体後の行動学的・組織学的変化を調べた。その結果、昨年度報告したBPA投与群で見られたオープンフィールド試験での雄ラットの行動量の増加はICI182780により対照とほぼ同レベルに戻ることが明らかになった。またBPA投与群では対照と比較して、生後7日でエストロゲン受容体mRNAが一旦減少し、11日で増加した後に対照レベルになるが、BPA+ICI182780投与群はこれらの変化が消失していた。以上から、周産期BPA投与による成体後の不安行動の変化は出生後約2週間に生じるエストロゲン受容体の発現の変化と関連する可能性がある。さらにBPA投与によるストレス感受性への影響を明らかにするため、BPA投与モデルに7週齢で拘束ストレスを施行し、血清コルチコステロン(CORT)濃度を経時的に測定したところ、雌ラットにおいて拘束ストレス12時間後のCORT濃度が対照と比較して有意に高値であった。2)について、出生二日後から1日おきに5回、1回8時間の分離を行った母仔分離モデルを用いて、昨年報告したトランスサイレチン以外の物質についても定量RT-PCRで検討したところ、ACE・IGF2といった物質の有意な発現低下が明らかになった。その後の検討から両者ともに脈絡叢で主に発現する物質であることがわかり、トランスサイレチンも脈絡叢関連物質であったことを考えると、母仔分離ストレスが海馬だけでなく何らかの機序で脈絡層の機能を低下させていることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)

【研究分野】神経解剖学・神経病理学

【研究領域課題番号】14580733 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

小頭症ラット / 行動 / 学習障害 / セロトニン / BrdU / 空間記憶 / モデル動物 / モノアミン / 攻撃性 / ラット / 同種攻撃 / キレる子供 / 海馬 / 神経細胞新生 / 水迷路 / 細胞培養 / 豊かな環境 / 記憶学習

【研究成果の概要】

1.脳障害モデルラットの、回路形成の変化
妊娠ラットにMAMを腹腔投与し作製した小頭症ラットを早期脳障害モデルとして解析した。神経病理的には大脳皮質および海馬に異所性脳組織が存在していた。BrdUによる神経細胞の新生時期の解析および、各種神経伝達物質の免疫組織化学の解析から、この異所性脳組織は、大脳皮質の成分が移動障害を起こし発生したことが明らかとなった。また神経化学的解析から小頭症ラット脳では、セロトニンおよびノルアドレナリンが大脳皮質、海馬、視床下部で増加していた。
2.脳障害モデルラットの行動の変化
MAMラットでは、空間記憶学習の獲得が悪く、かつOpen fieldにおける多動的行動が顕著であった。このラットをエンリッチ環境で育てると、空間記憶の獲得率が上昇した。この効果は、新生仔期にセロトニン神経毒を脳内に投与し、セロトニン神経を破壊したラットでは起こらなかった。
3.脳障害モデルラットの老化に伴う脳内変化
12ヶ月齢のMAMラットでは、モノアミン神経軸索の変性が多数観察された。この変化は正常老齢ラットでは18〜24ヶ月齢で観察されるものである。さらに大脳皮質・海馬においてはこの変性神経軸索は異所性脳組織の周囲に観察されることから、老化に伴う神経回路の変更が示唆された。
4.脳障害ラットモデルの学習能力回復に関する研究
小頭症ラットは通常の飼育ケージで飼育された場合、記憶・学習効果がない。しかし豊かな環境(広いスペース、複数ラット、種々のおもちゃ等)で飼育すると記憶・学習効果が有意差をもって存在した。さらに、この記憶・学習効果が海馬での神経細胞新生に基づくことを明らかとした。
本研究では、上記の中心的研究の他、(1)神経幹細胞の研究、(2)衝動的攻撃行動を起こすラットの研究(3)Zitterラットにおけるドーパミンリセプター変化の研究等も行った。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】実験系心理学

【研究領域課題番号】13301005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海馬 / 空間認知 / 記憶 / 学習 / キンカチョウ / マウス / ラット / サル / ハト / キンギョ

【研究成果の概要】

本研究は海馬認知機能を比較心理学的に解明することを目的として出発したものである。そのため、魚類、鳥類ラット、サル、ヒトの各研究チームを構成し、相互に連携をとりつつ研究を行った。魚類についてはモリス型迷路に相当するものを考案し、大脳背内側部に海馬と機能的に対応する部位を同定することができた。また、鳥類では海馬損傷が条件性弁別を阻害しないことを明らかにした。さらに、神軽毒による海馬内側部、海馬傍部、海馬全体の3種類の損傷を行い、空間弁別の形成は海馬全体の損傷においてのみ認められることを明にした。また、国外研究協力者であるH-J. Bischofとの共同研究では、キンカチョウの空間記憶における海馬機能を明らかにした。ラットではホーミング課題実験により、海馬損傷ラットの餌持ち帰り行動の失敗が観察された。また、イボテン酸による海馬CAIの選択的損傷がモリス水迷路での場所課題で障害を示すことが明らかとなった。サルでは脳虚血によるCAI損傷を行い、少数刺激セットでは見本合わせに障害が見られたが、多数刺激セットでは障害が見られず、海馬が刺激間の干渉作用を解決する機能を持つことが示唆された。ヒトでは海馬損傷患者が通常の短期記憶課題では顕著な障害を示さなかったのに対し,虚再認課題では成績の低下を示すことがわかった.この結果から,符号化時の文脈判断と意味処理に,海馬が関与する可能性が示唆された.これらの成果を踏まえて、国外から海馬研究者を招聘し、最終年度に慶應義塾大学でComparative study of hippocampal functionsという国際シンポジウムを行った。この成果は他のinvited authorsの原稿を含めてReviews in Neurosciencesの特集号として編纂作業が進んでおり、2005年中に出版される予定である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円)

【研究分野】医学一般

【研究領域課題番号】61571083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

成長因子 / 海馬 / ガングリオシド / fimbria fornix / ラット / 初代培養

【研究成果の概要】

我々はラット胎児脳の初代培養系を用い中枢神経細胞の生存に影響を与える成長因子につき検索を進めた結果、ラット海馬組織の抽出液中に高濃度の成長因子が存在すること、又、中隔核から海馬への線維であるfimbria fornixを切断すると14日目をピークに海馬由来因子の活性が増加することを見出した。そこでfimbria fornix切断後1日目と14日目の海馬抽出液を得、この中のganglioside量につき検索を加えた。抽出液中のganglieside量は極めて微量であったが【GD_(1a)】,【GT_(1b)】,【GM_4】は検出可能であり、【GT_(1b)】のみ14日目の抽出液中で約2倍増加していた。しかしながら培養液中に【GT_(1b)】を添加しても神経細胞の生存あるいは突起伸展には促進効果はみられず、むしろ抑制効果が著明であった。次に海馬抽出液を熱処理あるいはトリプシン処理してみると、神経細胞に対する効果が完全に失活した。このことから海馬抽出液中の因子はgargliosideではなく蛋白性の因子であると考えられた。そこで海馬抽出液をTSK-2000SWによるゲル濾過カラムにかけ海馬由来因子の分子量の推定を行なった。その結果、分子量約1〜2万,3〜4万および5〜6万の分画に活性物貭が回収された。このことは海馬由来因子が単一ではなく複数存在することを示唆している。現在更にイオン交換カラム,各種アフィンティーカラムを用い精製を試みている。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1986

【配分額】1,800千円 (直接経費: 1,800千円)