大脳の投射先特異的な神経回路構築機構の解明

阐明大脑投射目的地特有的神经回路构建机制

基本信息

批准号：
21K06374
负责人：
田川義晃
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kagoshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06374/
关键词：
大脳神経回路形成発達神経活動脳梁

项目摘要

本研究は、哺乳類大脳の代表的な長距離神経回路である脳梁軸索投射をモデルとして、活動依存的な神経回路形成機構の解明をめざしている。本年の成果は以下の通りである。(1)脳梁投射細胞同士の同期活動が発達期の投射形成に重要であることの検証を進めた。(2)脳梁投射に関わる分子機構の一端として、Ca2+チャネルCav1.2とNa+チャネルNav1.2の関与を示す結果を得た。(1)では、神経活動を抑制する分子ツールKir2.1の時期特異的発現実験から、マウスの脳において、生後10-15日の自発的同期活動が脳梁軸索投射形成に重要であることを見出して論文発表を行った。(2)では、Cav1.2の多数のヒト疾患変異を用いた研究から、Cav1.2の機能亢進型変異が脳梁投射形成を障害すること、さらにNav1.2の疾患変異も用いた研究から、Cav1.2の機能亢進疾患変異は脳梁軸索投射とその前の段階の細胞移動の障害を引き起こすが、Nav1.2の機能亢進疾患変異は脳梁軸索投射の障害のみを引き起こすことを明らかにした。さらにCav1.2とNav1.2の変異体を用いて進めた研究で、細胞移動中に過剰なCa2+の流入があると移動が障害されること、軸索を中心とした過剰なCa2+の流入は神経細胞の極性形成を障害することを示す結果が得られた。これらの成果に関して論文発表を準備するとともに、新たに得られた仮説を検証する実験を進めている。また、Cav1.2の疾患変異の下流ではたらくシグナル分子やメカニズムを明らかにする研究を進めている。

本研究旨在以哺乳动物大脑中典型的长距离神经回路胼胝体轴突投射为模型，阐明活动依赖性神经回路形成机制。今年的结果如下。 (1)我们验证了胼胝体投射细胞之间的同步活动对于发育过程中投射的形成很重要。 (2)我们获得的结果表明Ca2+通道Cav1.2和Na+通道Nav1.2参与胼胝体投射的分子机制的一部分。在（1）中，对 Kir2.1（一种抑制神经活动的分子工具）的特定时期表达的实验表明，出生后 10 至 15 天期间的自发同步活动对于胼胝体轴突投射的形成非常重要。我们发现了这一点并发表了一篇论文。在(2)中，使用Cav1.2的多种人类疾病突变的研究表明，Cav1.2的过度活跃突变会损害胼胝体投射的形成，而使用Nav1.2的疾病突变的研究也表明，Cav1.2的过度活跃突变会损害胼胝体投射的形成, 钙我们发现 v1.2 中的过度活跃疾病突变会导致胼胝体轴突投影和先前的细胞迁移缺陷，而 Nav1.2 中的过度活跃疾病突变仅导致胼胝体轴突投影缺陷。此外，使用Cav1.2和Nav1.2突变体的研究表明，细胞迁移过程中过量的Ca2+流入会损害迁移，并且以轴突为中心的过量Ca2+流入会损害神经细胞的极化形成。除了准备关于这些结果的论文演示之外，我们还正在进行实验来验证新获得的假设。我们还正在进行研究，以阐明在 Cav1.2 疾病突变下游发挥作用的信号分子和机制。