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

通过调节发育过程中的神经活动水平来阐明大脑半球间投射的控制

• 批准号: 22K06446
• 负责人: 玉川 直
• 金额: $ 2.66万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06446/
• 关键词: gap junction; イオンチャネル; 大脳皮質; 半球間投射; 大脳皮質第５層; 神経活動; 半球間投射発達; 脳疾患

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）。

大脑皮层的半球间投影是一个重要的结构，可以通过正确连接左和右半球来产生高级脑功能。已经详细研究了神经元在小鼠第二层和第三层中携带的预测的详细研究，并且发现它们在生命的1-2周中迅速发展，同时神经活动在控制其发育的角色中起着作用。但是，调节神经活动水平的机制知之甚少。此外，半球间投影主要由第二层和第三层神经细胞产生，但是由于第五层细胞的方法的难度，研究并未进行。在先前的研究中，申请人发现，具有半球间投影的第5层神经元在投影发育期间与间隙连接（GJ）的网络紧密相连（Science 358，610，2017），使神经元之间的活性水平均匀（Neuroscience 406，1，2019）。建议通过GJ网络进行的神经活动水平调节可能调节半球间投影的发展。因此，这项研究揭示了“1。GJ对第2/3”，“2。GJ对5层中半球投影的控制”和“ 3”和3。GJ操纵中异常对单个水平的影响的影响”。关于1.，当在第2/3层细胞中增加或抑制GJ功能并分析了半球间投影时，观察到某些效果。将来，我们将在增加案件数量的同时分析细节。关于2，基因使用宫内电穿孔转移到5层细胞中，已经制作得很好，转基因的小鼠正在繁殖以特异性基因转移到5层细胞中。关于3，最近接受了有关新生小鼠的必要大脑活动成像技术的论文（Star方案，2023年3月28日接受）。

项目成果

Cell type-specific gap junction network of excitatory neurons in the developing neocortex

发育中的新皮质中兴奋性神经元的细胞类型特异性间隙连接网络

• 发表时间: 2019
• 作者: 中川 直;細谷 俊彦
• 通讯作者: 細谷 俊彦