大脳皮質長連合線維の回路構造と形成機構の解析

皮质长缔合纤维的回路结构及形成机制分析

基本信息

批准号：
23800027
负责人：
岡雄一郎
金额：
$ 2.08万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-08-24 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23800027/
关键词：
大脳皮質神経回路形成

项目摘要

大脳新皮質は多くの領野から成り、それらは連合線維と呼ばれる皮質内結合によって接続されている。長連合線維はその中でも、異なる頭葉間など、離れて存在する領野間を結ぶ神経連絡で、各領野で処理した情報を統合する高次の情報処理に関わっていると考えられている。例えばヒトにおいては、視覚野と感情認識に関わる領域を結ぶ長連合線維である下縦束や下後頭前頭束の損傷と顔の表情に現れる感情の認識不全との間に相関があることが示されている。また、近年では、自閉症と長連合線維異常の関連を示す報告もなされてきている。しかし、長連合線維の形成機構や、その形成異常と機能障害の因果関係は未解明である。本研究では、長連合線維の回路構造と形成機構の解析に必要な、長連合線維を選択的に標識できるプロモータを得るため、長連合線維の起点となる長連合ニューロンに特異的に発現する遺伝子の同定を行った。まず、マウス大脳皮質の一次運動野に逆行性トレーサーを注入し、一次体性感覚野の2/3層、5層、および6b層において標識された長連合ニューロンをレーザーマイクロダイセクションにより層ごとに約1000細胞ずつ回収した。同様に左右半球を結ぶ2/3層および5層の交連ニューロンも約1000細胞ずつ集めた。これら5サンプル間の遺伝子発現プロファイルをDNAマイクロアレイ法により比較し、長連合ニューロン特異的遺伝子の候補を層ごとに100種類ずつピックアップした。これらの遺伝子のうち発現量の高いものから優先的にin situ hybridizationによって大脳皮質における発現パターンを解析した。その結果、長連合ニューロンに特徴的な分布と合致する層特異的発現を示す遺伝子が得られている。今後、これらが実際に長連合ニューロンに発現していることを確認し、そのプロモータを用いて長連合ニューロンとその軸索を標識する実験を進める。

新皮层由许多区域组成，这些区域由称为联想纤维的物质内连接连接。其中，长期连接的纤维是连接远处场（例如不同头部裂片）的神经通信，并被认为参与了高阶信息处理，这整合了每个领域中处理的信息。例如，在人类中，已经表明，在下纵向和下部额叶束的损害之间存在相关性，将视觉皮层连接的长度相关纤维与情感识别所涉及的区域之间存在相关性，以及对表情中出现的情绪的不足识别。近年来，还已提出报告，显示自闭症与长期相关纤维化异常之间的关联。然而，尚不清楚长期相关纤维形成的机制以及其发育不良和功能障碍之间的因果关系。在这项研究中，为了获得可以选择性标记长链纤维的启动子，这对于分析长链纤维的电路结构和形成机理所必需，我们确定了在长链神经元中特异性表达的基因，这是长链纤维的起源。首先，将逆行示踪剂注入小鼠大脑皮层的一级运动皮层中，并通过激光微分解以每层约1,000个细胞收集层2/3、5和6B标记的长期相关神经元。同样，在1,000个细胞中的每个细胞中，还收集了2/3和5层连接左和右半球的5层的合并神经元。通过DNA微阵列法比较了这五个样品之间的基因表达谱，并为每一层挑选了长期相关神经元特异性基因的100个候选物。在这些基因中，优先通过具有高表达水平的原位杂交来优先分析脑皮质中的表达模式。结果，已经获得了与长期相关神经元的分布特征一致的层特异性表达的基因。将来，我们将确认这些实际上是在长期相关的神经元中表达的，实验将进行，其中长期相关的神经元及其轴突使用启动子标记。