02vol.
2022年1月

臨界期生物学
ニュースレター
Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation:
elucidation and manipulation of critical period mechanisms

文部科学省 科学研究費補助金 学術変革領域研究(A) （令和2-6年度）

脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーiPlasticityー
臨界期機構の解明と操作
領域代表：狩野 方伸

臨界期生物学ニュースレター
Contents
領域代表挨拶 .............................3
研究組織 .....................................4
計画班および総括班..............4
公募班 .....................................4
研究紹介
A01
坂口 昌徳 ...................5
能瀬 聡直 ...................6
廣川 信隆 ...................7
宮田 真路 ...................8
鈴木 崇之 ...................9
坂野

仁.................10

福田 敦夫.................11
竹田 育子.................12
上川内 あづさ .........13
疋田 貴俊.................14
久保 怜香.................15
今井

猛 ..................16

橋本谷 祐輝 .............17
中川 直樹.................18
村越 秀治.................19
A02

渡部 喬光.................20
上野 将紀.................21森琢磨 ..................22

田渕 克彦.................23
実吉 岳郎.................24
竹居 光太郎 .............25
山室 和彦.................26
下條 雅文.................27
村松 里衣子 .............28
最近のアウトリーチ活動 .......29
活動報告...................................30

2

領域代表挨拶

公募研究班員の先生方をお迎えして早いもので、私たちの学術変革領域研究が立ち上がって1年が経ちました。私たちの場合には、採択決定が2020年12月初めだったため、初年度は正味3か月余りしかありませんでした。また、これまで3回にわたるCOVID19の感染ピークを含め、2021年の9月末までは大半の期間が緊急事態制限下にあり、人の移動が物理的にも心理的にも大きく制限されておりました。私が所属する東京大学では、つい最近まで入構制限があり、毎朝、健康状態と体温をチェックして所定のサイトに申告し、入構許可のメールを提示しなければ入構できませんでした。研究室内では、自室に一人でいる場合を除いてマスク着用、会議やセミナーもほとんどがオンラインという状態が続いていました。このような状況は、研究者同士の交流を前提とし、異分野融合と若手育成を目指す学術革領域研究にとっては大変な逆風であ領域代表ります。当初、国際交流、若手研究者の海外研究室派遣、技術講習会、国際シンポジウムな狩野 方伸

どを総括班として考えていましたが、これらの多くが先延ばしの状態になっております。

東京大学大学院医学系研究科
神経生理学分野 教授100件近い応募の中から、厳正な審査（※この点に関しては、文部科学省／日本学術振興会

領域ウェブサイト：
http://iplasticity.umin.jp/

そのような中、9月には公募研究の班員の先生方24名をお迎えすることになりました。
は本当に厳格です）を経て選ばれた先生方に敬意を表します。ショウジョウバエからヒトまで、様々なモデル実験系を対象にして、臨界期のメカニズム解明またはその操作・再開を目指す意欲的な研究ばかりです。30代前半の若手から、どなたもご存じの世界的な神経科学者まで、多様性に富んだ構成になっております。2022年1月13日と14日には、計画研究班員と公募研究班員全員が参加して成果発表をする領域班会議をオンラインで開催します。本来であれば、領域班会議をリトリート形式で、2泊3日ほどで開催したいところでした。班員が一堂に会して夜まで議論することで、新たな研究のアイデアや共同研究が生まれ、若手研究者がシニアの研究者と直接接することで、様々な刺激を受ける場として、領域研究の重要な要素だと考えます。2022年の夏には、是非そのような機会を設けたいと考えています。また、この文章を書いている前日に、次世代脳ワークショップにおいて、グリアデコード領域（領域代表：岡部繁男先生）と合同シンポジウムを開始しました。このような試みも継続し、関連する学術変革町域研究や新学術領域研究との連携・交流を深めていきたいと考えております。
今後とも、ご指導ご鞭撻のほど、よろしくお願い申し上げます。

3

研究組織
計画班および総括班
A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム狩野 方伸
宮田 麻理子
大木 研一
内ヶ島 基政辻晶
A02東京大学・大学院医学系研究科

発達期小脳におけるシナプス刈り込みの臨界期の解明

領域代表、領域企画、研究・技術支援

東京女子医科大学・医学部

視床のシナプス刈り込みにおけるプレシナプス機能変化の解明

若手支援

東京大学・大学院医学系研究科

臨界期における大脳皮質神経回路の多様性形成メカニズムの解明

研究・技術支援新潟大学・脳研究所

臨界期を特徴づけるスパイン構造可塑性の分子動態の解明

研究・技術支援東京大学・ニューロインテリジェンス
国際研究機構臨界期モデュレーションにおける経験の役割:
定性的証明から定量的証明へ

若手支援

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム東京大学・ニューロインテリジェンス
国際研究機構臨界期の神経回路再編成における注意の役割の解明

国際活動支援、研究・技術支援

金丸 隆志

工学院大学・先進工学部

臨界期の回路網形成に関する注意下の擬アトラクター理論による基礎理論構築

広報

高橋 琢哉

横浜市立大学・大学院医学研究科

脳卒中患者の機能回復における臨界期の回路研究

領域企画

牛場 潤一

慶應義塾大学・理工学部

脳卒中後の機能回復臨界期における神経回路操作

研究・技術支援、研究倫理

ヘンシュ 貴雄

公募班
A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

坂口 昌徳

筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構

再編成を続ける記憶回路におけるシナプス刈り込みの意義の解明

能瀬 聡直

東京大学・大学院新領域創成科学研究科

運動経験に依存した中枢回路再編成の臨界期の解明

廣川 信隆

東京大学・大学院医学系研究科

視覚野の臨界期神経可塑性における分子モーター KIF5A の機能の解明

宮田 真路

東京農工大学・農学部

臨界期を決定するペリニューロナルネット成熟機構の解明

鈴木 崇之

東京工業大学・生命理工学院

臨界期獲得の分子メカニズムと成熟脳の臨界期への誘導

福井大学・学術研究院医学系部門

臨界期操作が嗅覚刷り込み記憶に及ぼす影響福田 敦夫

浜松医科大学・医学部

臨界期の母体ストレスが惹起する新奇の GABA-アセチルコリン神経回路

竹田 育子

名古屋大学・大学院分子細胞学

ミクログリアによる異種感覚の可塑性構築機序

上川内 あづさ名古屋大学・大学院理学研究科

ハエ歌識別学習を用いた臨界期可塑性の機構解明への挑戦疋田 貴俊

大阪大学・蛋白質研究所

認知学習と精神疾患病態の臨界期におけるドーパミン神経伝達機構の解析

久保 怜香

広島大学・大学院医系科学研究科

臨界期における小脳への体性感覚経路変化を導く電気的活動の解明

九州大学・大学院医学研究院

ニューロン内競合に基づく選択的な神経突起リモデリングの分子機構

同志社大学・大学院脳科学研究科

乳頭体上核―歯状回新生ニューロン間シナプス形成における臨界期の解明

中川 直樹

国立遺伝学研究所

オルガネラ動態から紐解く発達期の臨界期回路再編メカニズム

村越 秀治

生理学研究所・脳機能計測・支援センター

光応答性 CaMKII による iPlasticity の分子メカニズムの解明

坂野 仁

今井 猛
橋本谷 祐輝

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム渡部 喬光

東京大学ニューロインテリジェンス
国際研究機構自閉スペクトラム症における安静時脳活動の制御法開発と臨界期の再開の可能性の検証

上野 将紀

新潟大学・脳研究所

リハビリテーションが誘導する障害後の皮質脊髄路可塑性の分子基盤の解明

信州大学・バイオメディカル研究所

X 染色体再活性化による臨界期再開を利用した X 連鎖性神経疾患の治療

田渕 克彦

信州大学・学術研究院医学系

neuroligin-3 遺伝子操作による自閉症の臨界期ロールバックに関する研究

実吉 岳郎

京都大学・大学院医学研究科

シナプスタンパク質の生物学的相分離の操作による可塑性、臨界期誘導法の開発

横浜市立大学・大学院生命医科学研究科

Nogo 受容体アンタゴニスト LOTUS による老齢期における神経可塑性誘導

山室 和彦

奈良県立医科大学・精神医学講座

前頭前野局所回路の数理モデル構築によるニューロモデュレーション作用機序の解明

下條 雅文

量子科学技術研究開発機構・量子医科学研究所

炎症病態により誘導される回路再編メカニズムと遺伝学的制御

国立精神・神経医療研究センター

免疫系の若返りによる脳可塑的変化の誘導森 琢磨

竹居 光太郎村松 里衣子

4

研究紹介
A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

再編成を続ける記憶回路におけるシナプス刈り込みの意義の解明
研究代表者

坂口 昌徳
筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構

脳の成長に伴いその可塑性は組どに重要な機能を持つことが示されために同期振動の特定のタイミング

織・細胞からシナプスへと力点ています。我々は、この臨界期の新生で神経活動の光操作が可能な閉ルーが遷移します。一方で海馬の歯状回でニューロンが学習後にレム睡眠時にプ制御装置と、シナプス伝達効率を光は例外的にごく僅かのニューロンが活動を減少させること、そして驚くべ

で操作が可能な光ツール、自由行動下

成熟後の脳でも新生し続けます。すな

きことにそのごく僅かな活動が記憶で光操作と神経活動観察が同時に可

わち、他の脳部位では発生期にしか見の固定化に必要であることを見出し能な独自の超小形蛍光顕微鏡を組みられない細胞可塑性が、歯状回では生ました（Kumar ら，Neuron, 2020）。さ合わせます。本研究では、成体脳が持涯保持され続けます。海馬の新生ニュらに最近、臨界期の新生ニューロンがつ細胞可塑性の臨界期を基盤とした、ーロンは発生期のそれと同様に、成熟

既存の神経回路と同期活動し、シナプ

記憶回路の再編性のメカニズムを明過程に臨界期（神経幹細胞分裂から約ス伝達効率を変化させ記憶を固定化

らかにします。

4 週後）が存在し、その際にシナプス可することを示唆する結果を得えまし塑性が一過性に高まります（図）。新生た。そこで本研究ではこの同期活動とニューロンはこの臨界期に海馬の機

シナプス刈り込みを通じて記憶を固能的回路へ組み込まれ、学習・記憶な定化する機構を明らかにします。この1. Tezuka T, Kumar D, Singh S, Koyanagi I, Naoi T and Sakaguchi M, Real-time, automatic, open-source sleep stage classification

system using single EEG for mice, Sci Rep 11:11151, 2021, DOI:10.1038/s41598-021-90332-1
2. Vergara P, Kumar D, Srinivasan S, Koyanagi I, Naoi T, Singh S and Sakaguchi M, Remapping of adult-born neuron activity during fear
memory consolidation in mice, IJMS 22(6):2874, 2021, DOI:10.3390/ijms22062874
3. Koyanagi I, Sonomura K, Naoi T, Ohnishi T, Kaneko N, Sawamoto K, Sato T and Sakaguchi M, Metabolic fingerprints of fear memory
consolidation during sleep, Mol Brain 14:30, 2021, DOI:10.1186/s13041-021-00733-6
4. Vergara P and Sakaguchi M, Mechanisms underlying memory consolidation by adult-born neurons during sleep, Front Cell Neurosci
14(594401):1-7, 2020, DOI/10.3389/fncel.2020.594401
5. Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Srinivasan S, Sugaya Y, Kasuya M, Yu T, Vogt KE, Muratani M, Ohnishi T, Singh S,
Teixeira CM, Chérasse Y, Naoi T, Wang S, Nondhalee P, Osman BAH, Kaneko N, Sawamoto K, Kernie SG, Sakurai T, McHugh TJ, Kano
M, Yanagisawa M and Sakaguchi M, Sparse activity of hippocampal adult-born neurons during REM sleep is necessary for memory
consolidation, Neuron 107:552-65, 2020, DOI:10.1016/j.neuron.2020.05.008
5A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

運動経験に依存した中枢回路再編成の臨界期の解明
研究代表者

能瀬 聡直
東京大学大学院新領域創成科学研究科

動

物は自身が生み出す運動の結果発達に必須であることを示し、また運の感覚系においては、自発活動（例：を常にモニターし、その成否に動経験の感覚フィードバックの作用

retinal wave）と感覚経験の双方が感照らして神経回路を再編成することを受けて機能を発現し運動回路発達

覚地図を精密化することが知られてで、柔軟かつ適切な運動制御を可能との足場として働くような電気シナプ

います。一方、運動系における自発活します。発生・発達期に特に顕著なこス依存性の神経回路を同定していま

動や感覚入力の役割についてはこれの可塑性は動物が適応的な行動を実す。本研究では、さらにこの足場回路

までほとんど研究されてきませんで現するのに必須の機構ですがその仕が体性感覚フィードバックを介してした。本研究では「自発活動により自組みは不明です。本研究では申請者ら

化学シナプス依存性の完成回路に再ら生む未熟な運動の結果を体性感覚のグループが進めてきたコネクトミ編成される過程を解明するとともに、 フィードバックによりモニターする

クス解析により運動回路の全体像がその臨界期制御機構を探ります。

ことで機能的な回路を自己編成する」

明らかになりつつあるショウジョウ

散発的な自発活動は発生期の神経という運動回路の発生のモデルを提バエ幼虫をモデルとしてこの問題に系において広く見られ、特にごく初期出し、種を越えて働くような臨界期生迫ります。これまでに胚発生過程におの活動は電気シナプス依存的に起こ

物学の基本原理を明らかにすることける運動経験が機能的な運動回路のることが知られています。視覚系などで領域に貢献したいと考えています。

1. Zeng X, Komanome Y, Kawasaki T, Inada K, Jonaitis J, Pulver SR, Kazama H, Nose A. An electrically coupled pioneer circuit enables
motor development via proprioceptive feedback in Drosophila embryos Current Biology 31, 5327-5340.e5 (2021), doi:
10.1016/j.cub.2021.10.005
2. Hiramoto A, Jonaitis J, Niki S, Kohsaka H, Fetter RD, Cardona A, Pulver SR, Nose A, Regulation of coordinated muscularrelaxation by a pattern-regulating intersegmental circuit, Nat. Commun. 12:2943 (2021) doi: 10.1038/s41467-021-23273-y
3. *Kohsaka H, Zwart M, Fushiki A, Fetter R, Truman J, Cardona A, *Nose A. Regulation of forward and backward locomotion throughintersegmental feedback circuits in Drosophila larvae. Nat. Commun. 10:2654 (2019) doi: 10.1038/s41467-019-10695-y.
4. Takagi S, Cocanougher BT, Niki S, Miyamoto D, Kohsaka H, Kazama H, Fetter RD, Truman JW, Zlatic M, Cardona A, *Nose A. Divergent
Connectivity of Homologous Command-like Neurons Mediates Segment-Specific Touch Responses in Drosophila. Neuron 96(6):13731387 (2017) doi: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.10.030
5. Matsunaga T, Kohsaka H, *Nose A. Gap junction-mediated signaling from motor neurons regulates motor generation in the central circuitsof larval Drosophila. J Neurosci. 37: 2045-2060 (2017) doi: 10.1523/JNEUROSCI.1453-16.2017
6

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

視覚野の臨界期神経可塑性における分子モーターKIF5Aの機能の解明
研究代表者

廣川 信隆
東京大学・大学院医学系研究科

我々の脳を構成する神経細胞は高な部分が多いのが現状です。

度に発達した突起構造を有して一方で、我々の研究グループはこれ

神経回路の正常な機能を発揮する上で適正な活性のパターンを必要としいます。また、これら突起同士の結びまでに細胞の機能・形態・生存に必ています。したがって、臨界期におけつきによって構成されるシナプスを須である細胞内輸送系に着目した研る正常な視覚野の発達において必須

介した情報伝達を素子として、脳内で究を推進することで、輸送機構の主役となる神経細胞の活性は、樹状突起内は機能的な高次情報処理システムがである微小管をレールとする分子モ

における輸送ステータスを逐一変化構築されています。この高次情報処理ータータンパク質（KIFs）を発見しまさせていることが予想され、KIFs がシステムはヒトや動物が外界からのした。KIFs は神経細胞内で多様な機

視覚臨界期中の可塑性に大いに寄与

視覚情報を処理する際にも必要であ能分子を巧妙に輸送する分子機構をしている可能性が考えられます。そこり、大脳皮質内の視覚野がその役割を有し、脳の高次機能、神経回路網形成で本研究では、樹状突起内でグルタミ担っています。視覚野には発達期にお等重要な生命現象を司っていること

ン酸受容体を能動的に輸送する分子

いて臨界期と呼ばれる可塑性が一過が分かってきています。特に近年の研モーターに着目し、臨界期中での暗黒的に高まる時期が存在し、マウスにお究では、脳高次機能の発達に重要な役

飼育・明環境刺激を施したマウスをいては生後 21 日から 35 日の期間が割を担っている KIFs は正常な輸送を用いた分子細胞生物学的解析を実施

それにあたります。臨界期視覚野での行う上で神経細胞の活性を必要としすることで、視覚発達期の可塑性にお

神経活動及びシナプスの構造変化にており、さらには活性を契機としてそける神経突起内分子メカニズムの実

ついてはこれまで様々なことが解明

れら自身の輸送ステータスをも変化

態解明を目指します。

されてきましたが、神経突起内部におさせるということが判明したのです。

ける分子機構の実態については不明

臨界期の視覚野内神経細胞も同様に

1. Iwata, S.,Mo. Morikawa, Y. Takei, and N. Hirokawa. An activity-dependent local transport regulation via degeneration and synthesis of
KIF17 underlying cognitive flexibility. Science Advances.2020; 6:eabc8355(published on line: 16 Dec 2020)
2. Alsabban, AH., Mo. Morikawa, Y. Tanaka, Y. Takei, and N. Hirokawa. Kinesin Kif3b mutation reduces NMDAR subunit NR2A
trafficking and causes schizophrenia-like phenotypes in mice. EMBO Journal . 2019 Nov 20:e101090. doi: 10.15252/embj.2018101090.
[Epub ahead of print]
3. Yin, X., Y. Takei, M. A. Kido and N. Hirokawa. Molecular motor KIF17 is fundamental for memory and learning via differential supportof synaptic NR2A/2B levels. Neuron 70: 310-325, 2011. DOI 10.1016/j.neuron.2011.02.049
4. Setou, M., T. Nakagawa, D. H. Seog, and N. Hirokawa. Kinesin superfamily motor protein KIF17 and mLin-10 in NMDA receptorcontaining vesicle transport. Science 288(5472): 1796-1802, 2000.
5. Hirokawa, N. Kinesin and dynein superfamily proteins and the mechanism of organelle transport. Science 279(5350): 519-526, 1998.
7

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

臨界期を決定する
ペリニューロナルネット成熟機構の解明
研究代表者

宮田 真路
東京農工大学・農学部

成

体脳の体積の約 20%を占める細存のシナプスを物理的に安定化させの発現を制御することによって、PNN

胞外空間は、細胞外マトリクス

る一方で、新たなシナプスの形成を阻の成熟を人為的に操作することを目によって満たされています。ペリニュ

害するため神経回路の再編成を妨げ指します。さらに、ライブイメージン

ー ロ ナ ル ネ ッ ト （神 経 細 胞 周 囲 網ると考えられています。しかし最近のグによって PNN の動態を可視化するPNN）は、Camillo Golgi によって 100

研究から、PNN の形成は臨界期前に始手法を開発します。そして、PNN がこ

年以上も前に発見された中枢神経系

まることが知られており、PNN が単にれまで想定されていたように静的なに特徴的な細胞外マトリクスであり、 ブレーキ分子であるという考えでは構造なのか、それともダイナミックな神経細胞の細胞体と近位樹状突起を説明できません。そこで本研究では、 構造なのか検証します。また、シナプ

網目状に取り囲んでいます。大脳皮質 「未熟な PNN」が「成熟した PNN」にスのイメージングを組み合わせるこにおいて PNN は、パルブアルブミン

変化することが臨界期終了のスイッとで、シナプスと PNN の時空間的なを発現する抑制性神経細胞（PV 細胞） チとしてはたらくという仮説を検証

関連を解析します。このように、PNNの周囲に選択的に形成されます。2002

します。そのためには、「未熟な PNN」 を「見る技術」と、「操作する技術」を年に、PNN を分解する酵素を視覚野にが「成熟した PNN」へ変化する分子メ注入すると、PNN が除去され臨界期可カニズムを解明する必要があります。 熟が臨界期を決定する分子機構の解塑性が回復するという重要な発見がそこで、PNN に含まれる分子を網羅的なされました。不溶性の凝集体であるに捕捉・同定する手法を確立します。

PNN はシナプスを取り囲んでおり、既PNN 成熟の鍵となる分子を見つけ、そ組み合わせることによって、PNN の成明を目指します。

1. Sugitani K, Egorova D, Mizumoto S, Nishio S, Yamada S, Kitagawa H, Oshima K, Nadano D, Matsuda T, Miyata S. Hyaluronandegradation and release of a hyaluronan-aggrecan complex from perineuronal nets in the aged mouse brain. Biochimica et Biophysica
Acta - General Subjects 1865, 129804 (2021)
2. Takechi M, Oshima K, Nadano D, Kitagawa H, Matsuda T, Miyata S. A pericellular hyaluronan matrix is required for the morphologicalmaturation of cortical neurons. Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects 1864, 129679 (2020)
3. Miyata S, Kitagawa H. Chondroitin 6-Sulfation Regulates Perineuronal Net Formation by Controlling the Stability of Aggrecan. Neural
Plasticity 2016, 1305801 (2016)
4. Takeuchi K, Yoshioka N, Higa Onaga S, Watanabe Y, Miyata S, Wada Y, Kudo C, Okada M, Ohko K, Oda K, Sato T, Yokoyama M,
Matsushita N, Nakamura M, Okano H, Sakimura K, Kawano H, Kitagawa H, Igarashi M. Chondroitin sulphate N-acetylgalactosaminyltransferase-1 inhibits recovery from neural injury. Nature Communications 4, 2740 (2013)
5. Miyata S, Komatsu Y, Yoshimura Y, Taya C, Kitagawa H. Persistent cortical plasticity by upregulation of chondroitin 6-sulfation. Nature
Neuroscience 15, 414-422 (2012)
8

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

臨界期獲得の分子メカニズムと成熟脳の臨界期への誘導
研究代表者

鈴木 崇之
東京工業大学・生命理工学院

動物の体内では無数の神経が回路的変化を誘発し、訓練終了後も神経系した。そこで、この系を利用して臨界を形成していて、基本的な生命の変化が維持されることを利用して期に関わる分子の探索、同定された分維持から、身体運動、さらに高次な認神経の機能を回復させるために行わ子の臨界期における機能の遺伝的解知機能に至るまで、生存に欠かせないれます。このように神経可塑性は神経

析をおこないます。これらの実験か機能を担っています。生まれつき、あの機能回復には不可欠な神経の特性

ら、神経が臨界期における可塑性を獲るいは生後でも傷害などの理由で神のひとつで、この神経可塑性が発達時得するのに必要十分な分子が同定さ経の機能を失うと、通常の社会生活がに一時的に高まる時期が「臨界期」でれ、臨界期が終了した神経を臨界期状困難になります。このような場合に正す。

態に戻し、超可塑性を再獲得できるか

常な神経機能を取り戻すためには、神神経回路の可塑性は臨界期を過ぎもしれません。成体で臨界期を獲得す

経回路の再建が不可欠です。神経にはると失われていくことが知られている方法が確立されれば、神経の機能回

活動依存的にシナプスの形成や結合、 ます。羽化したてのショウジョウバエ

復に大きく貢献できると考えられま

伝達効率を変化させる可塑性が存在

を酪酸エチル（EB）の匂いに曝すと、 す。確立された分子経路は、より高等します。例えば、運動療法（リハビリ

EB を受容する嗅覚神経の軸索が縮退な生物の臨界期の獲得の分子機構とテーション）は、特定の神経活動を活するという現象が臨界期（0-4 日）にし共通している点が多くあると予想し性化させることにより神経系の可塑か起こらないことが近年発見されまています。

1. Takechi H, Hakeda-Suzuki S, Nitta Y, Ishiwata Y, Iwanaga R, Sato M, Sugie A, Suzuki T.(2021)
Glial insulin regulates cooperative or antagonistic Golden goal/Flamingo interactions during photoreceptor axon guidance.
Elife. 2021 Mar 5;10:e66718. doi: 10.7554/eLife.66718.
2. Kawamura H, Hakeda-Suzuki S, Suzuki T.(2021)
Activity-dependent endocytosis of Wingless regulates synaptic plasticity in the Drosophila visual system.
Genes Genet Syst. 2021 Feb 11;95(5):235-247. doi: 10.1266/ggs.20-00030. Epub 2021 Feb 6.
3. Araki T, Osaka J, Kato Y, Shimozono M, Kawamura H, Iwanaga R, Hakeda-Suzuki S, Suzuki T.(2020)
Systematic identification of genes regulating synaptic remodeling in the Drosophila visual system
Genes Genet Syst. 2020 Aug 27;95(3):101-110. doi: 10.1266/ggs.19-00066.
4. Suzuki T, Oochi K, Hakeda-Suzuki S, Suzuki T. (2018)
Transplantation of photoreceptor precursor cells into the retina of an adult Drosophila .
Dev Growth Differ. 2018 Sep;60(7):442-453. doi: 10.1111/dgd.12545.
5. Hakeda-Suzuki S. Takechi H., Kawamura H., Suzuki T. (2017)
Two receptor tyrosine phosphatases dictate the depth of axonal stabilizing layer in the visual system.
ELife 2017;6:e31812 doi: 10.7554/eLife.31812
9

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

臨界期操作が嗅覚刷り込み記憶に及ぼす影響
研究代表者

坂野

仁

福井大学・学術研究院医学系部門

個

体や種の生存に関わる本能行動

すると目立った異常が認められない

ス緩和作用の有る事が確認されましは、経験から学ばなくても遺伝ことから、嗅覚系の臨界期はマウスのた。ちなみに Sema7A シグナルをブロ的にプログラムされています。ところ

場合、概ね生後一週間と考えられていックしたノックアウト(KO)や臨界期がこれら先天的行動は、新生仔の臨界ます。

に鼻腔を閉塞したマウスでは、他個体期に環境から入力する感覚刺激によ

新生仔期の臨界期に特定の匂いをを 避 け る ASD（ autism spectrumって可塑的な変化を受ける事が知ら嗅がせると、それに反応性の嗅細胞に

disorders）様の行動異常が生じます。

れています。最近当グループでは、嗅於いて Sema7A の発現が上昇します。

当グループでは、刷り込み記憶に誘覚系の臨界期を特定するため出生直例えばマウスに中性の匂いバニリン

引的な質感を付与する物質を特定す

後から期間を変えて鼻腔閉塞を行いを臨界期に嗅がせると、バニリンに対る為、いくつかの脳内ホルモンを検討ました。この実験では生後 8 日を超えして感度が上昇するのみならずそれ

し ま し た 。そ の 結 果 オ キ シ ト シ ンて閉塞を継続すると、糸球体内でのシを好むようになるのです。同様の可塑 （Oxt）に着目して Oxt の KO マウス

ナプス形成や成長後の社会行動に障的変化は忌避性の匂い物質について

で刷り込み実験を行なったところ、刷害が出ます。閉塞を 7 日より前に解除も観察され、刷り込み記憶にはストレり込まれた匂いに対する感度は上昇
するものの、それに対する嗜好性の変化は見られない事が判明しました。この KO マウスに対し、様々な時期に
Oxt の腹腔内注射を行うと、臨界期に投与を受けたものに限り社会行動の異常に改善が認めらました。これらの実験により、刷り込み記憶に対する誘引的な質感の付与に、新生仔の臨界期に発現する Oxt が関与している事が示唆されました。
今回、本研究プロジェクトで実施予定の研究では、Sema7A シグナルの刷り込みに於ける作用機序の理解とPlxnC1 によって期間を限定される臨界期の人為的な操作、更には Oxt を介
した刷り込み記憶に対する正の価値
付けメカニズムの解明を目指します。

1. Mori, K. and Sakano, H. Olfactory circuitry and behavioral decisions. Annu. Rev. Physiol. 83, 231-256 (2021).
2. Inoue, N. Nishizumi, H. Ooyama, R. Mogi, K. Nishimori, K. Kikusui, T. and Sakano, H. The olfactory critical period is determined by
activity-dependent Sema7A/PlxnC1 signaling within glomeruli. eLife 10, e65078 (2021).
3. Inoue, N., Nishizumi, H., Naritsuka, H., Kiyonari, H., and Sakano, H.: Sema7A/PlxnC1 signaling triggers the activity-dependent olfactorysynapse formation. Nature Commun. 9, 1842 (2018).
4. Inokuchi, K., Imamura, F., Takeuchi, H., Kim, R., Okuno, H., Nishizumi, H., Bito, H., Kikusui, T., and Sakano, H.: Nrp2 is sufficient to
instruct circuit formation of mitral-cells to mediate odor-induced attractive social responses. Nature Commun. 8, 15977 (2017).
5. Saito, H., Nishizumi, H., Suzuki, S., Matsumoto, H., Ieki, N., Abe, T., Kiyonari, H., Morita, M., Yokota, H., Hirayama, N., Yamazaki, T.,
Kikusui, T., Mori, K., Sakano, H.: Immobility responses are induced by photoactivation of a single glomerular species responsive to fox
odor TMT. Nature Commun. 8, 16011 (2017).
10

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

臨界期の母体ストレスが惹起する新奇のGABA-アセチルコリン神経回路
研究代表者

福田 敦夫
浜松医科大学・医学部

申

請者は胎生期の GABAA 受容体

沿って移動して、脳室帯で発生して皮度と振幅が増大するという、矛盾する

作 用 に 着 目 し 、神 経 発 生 ・移質板を放射状に移動してきた錐体細結果に頭を悩ませていました。そこ

動・シナプス形成に必須であると考胞と大脳皮質で会合する時期と一致

で、このモデルでは GABA 細胞に何え、胎児期の GABA 作用が障害されします。このことに着目し、Gad1 ヘテ

らかの興奮性入力が誘導されている

たことによる脳の発達異常に着目しロ欠損マウス胎仔の母体へ拘束ストと仮説を立てました。そこで行ったています。統合失調症の遺伝子リスクレスを加えることで、内側基底核原器

DNA メチル化と microarray 解析のとして、GABA 合成酵素 GAD67 をコでの GABA 細胞の発生を選択的に阻結果、大脳基底核原基での細胞発生にードする GAD1 やパルブアルブミン

害し、成長後の内側前頭前野（mPFC） おいて GABA 細胞からアセチルコリ（PV）陽性 GABA 細胞の異常は、多くの PV 陽性 GABA 細胞が減少し、統合

ン（ACh）細胞への運命転化が起こっの遺伝疫学研究で証明されています。 失調症や自閉症に類似の脳波や行動た可能性を示唆する大変驚くべき結一方で、環境因子としての妊娠中のスの異常が誘導される Two-hit モデル

果 を 得 ま し た 。さ ら に 、mPFC のトレスにも多くの疫学研究のエビデを作りました。ところが電気生理学的

GABA 細胞において ACh 神経終末がンスがあります。興味深いことに、こ解析では、微小抑制性シナプス後電流増加していました。統合失調症患者でのストレス脆弱性の臨界期は、基底核頻度の減少にもかかわらず、自発性と喫煙率が高いことは以前からよく知原基で発生した GABA 細胞が脳表に誘発性抑制性シナプス後電流では頻られているが、ACh のニコチン性受容体の遺伝子異常も統合失調症
や自閉症スペクトラム障害で報告されています。以上の実験結果と先行研究の成果をもとに、ACh 細胞発生・分化の転写因子の発現時期を臨界期と捉え、臨界期にエピジェネ
ティクに誘導された ACh 細胞によって GABA 神経回路形成が更新されたと考えました。班研究ではこの仮説を証明し、その詳細を明らかにしたいと思います。

1. Aoto, K., Kato, M., Akita, T., Nakashima, M., Mutoh, H., Akasaka, N., Tohyama, J., Nomura, Y., Hoshino, K., Ago, Y., Tanaka, R.,
Epstein, O., Ben-Haim, R., Heyman, E., Miyazaki, T., Belal, H., Takabayashi, S., Ohba, C., Takata, A., Mizuguchi, T., Miyatake, S.,
Miyake, N., Fukuda, A., Matsumoto, N., Saitsu, H., ATP6V0A1 encoding the a1-subunit of the V0 domain of vacuolar H+-ATPases isessential for brain development in humans and mice. Nature Communications, 12: 2107, 2021.
2. Tochitani, S., Furukawa, T., Bando, R., Kondo, S., Ito, T., Matsushima, Y., Kojima, T., Matsuzaki, H. and Fukuda, A. GABAA receptors
and maternally derived taurine regulate the temporal specification of progenitors of excitatory glutamatergic neurons in the mouse
developing cortex. Cerebral Cortex, x, bhab106, 2021.
3. Watanabe M, Zhang J, Mansuri MS, Duan J, Karimy JK, Delpire E, Alper SL, Lifton RP, Fukuda A, Kahle KT. Developmentally regulated
KCC2 phosphorylation is essential for dynamic GABA-mediated inhibition and survival. Science Signaling, 12: eaaw9315, 2019.
4. Kakizawa, K, Watanabe, M, Mutoh, H, Okawa, Y, Yamashita, M, Yanagawa, Y, Itoi, K, Suda, T, Oki, Y, Fukuda, A. A novel GABAmediated corticotropin-releasing hormone secretory mechanism in the median eminence. Science Advances 2, e1501723, 2016.
5. Egawa, K., Kitagawa, K., Inoue, K., Takayama, M., Takayama, C., Saitoh, S., Kishino, T., Kitagawa, M. and Fukuda, A. Decreased tonic
inhibition in cerebellar granule cells causes motor dysfunction in a mouse model of Angelman syndrome. Science Translational
Medicine4: 163ra157, 2012.
11

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

ミクログリアによる異種感覚の可塑性構築機序
研究代表者

竹田 育子
名古屋大学・大学院分子細胞学

一つの感覚喪失・除去において異め Schnurri-2 遺伝子欠損を持つ統合

社会的行動の異常の変化を検証しま

種感覚の可塑性が知られていま

失調症モデルマウス群およびこの統す。さらにこの変化と神経回路編成をす。これは盲のヒトが点字を使用する

合失調症モデルマウスに先天的視覚

結びつけ、その回路編成におけるミク

ときに視覚野を使うなど失われた感遮断を行った群を比較し、統合失調モ

ログリアの関与を検証します。

覚領野を残存する感覚が利用し、残存

デルマウスに認められた作業記憶やする感覚の識別力の向上に寄与すると言う概念です。感覚除去時には失われた感覚野においてシナプス除去が起こりますが、近年そのシナプス除去
過程に脳内のグリア細胞の一種であるミクログリアが関与していることが明らかとなりました。
そこで本研究では異種感覚の可塑性に着目し、開眼前のマウスに単眼遮蔽を行い、先天的盲と同じ状態で実験に用いることとしました。この単眼遮蔽マウスにおいて高次視覚野でのひげ刺激に対する神経機能応答の変化
を二光子顕微鏡下でカルシウムイメージングにより検討します。さらに単眼遮蔽による神経回路の機能的結合の変化を抽出します。そして結合変化を誘導するミクログリアの遺伝子発現変化を探索することにより神経回
路編成におけるミクログリアの役割とその分子基盤までを階層的に検討します。
さらに臨床的な報告から先天的盲のヒトは統合失調症発症に抵抗性を有することが知られています。そのた

1. Nakamura K, Moorhouse AJ, Cheung DL, Eto K, Takeda I, Rozenbroek PW, Nabekura J. Overexpression of neuronal K+-Cl- cotransporter enhances dendritic spine plasticity and motor learning. The Journal of Physiological Sciences. 69: 453-463, 2019.
2. Ishikawa T, Eto K, Kim SK, Wake H, Takeda I, Horiuchi H, Moorhouse AJ, Ishibashi H, Nabekura J.
Cortical astrocytes prime the induction of spine plasticity and mirror image pain. Pain. 159: 1592-1606, 2018.
3. Eto K, Kim SK, Takeda I, Nabekura J. The roles of cortical astrocytes in chronic pain and other brain pathologies. Neuroscience
Research. 126: 3-8, 2018.
4. Takeda I, Takahashi T, Ueno H, Morino H, Ochi K, Nakamura T, Hosomi N, Kawakami H, Hashimoto K, Matsumoto M. Autosomal
recessive Andersen-Tawil syndrome with a novel mutation L94P in Kir2.1.
Neurology and Clinical Neuroscience, 4: 131-137, 2013.
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A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

ハエ歌識別学習を用いた
臨界期可塑性の機構解明への挑戦
研究代表者

上川内 あづさ名古屋大学・大学院理学研究科

幼児は「臨界期」と呼ばれる特定のショウジョウバエは同種の歌と異種できるため、メカニズム解明にはとて時期に周囲の会話を聞くことの歌を区別した行動は取らない一方も有用なモデル動物です。そこで本提で、その言語固有の特徴音を識別する

で、同種の歌を聞きながら育ったハエ

案では、この実験的な優位性を駆使し能力を発達させます。近年、成熟したは、同種の歌に選択的に応答行動できて、ハエ歌識別学習を用いた臨界期可動物でこの臨界期を再開できる可能

るようになる、という興味深いもので塑性の機構解明に挑戦します。ヒトと性が示されてきました。これは、臨界す。この、ハエが示す学習現象は、ヒ

進化的にかけ離れたキイロショウジ

期での可塑性を担う神経機構が、臨界トの音声認識能力の発達とも似通っョウバエを用いた本研究を進めるこ

期の人為的な再開誘導の標的になりた性質を持っています。そのため、ハとで、脊椎動物とも共通する一般原理

うることを意味しています。一方で近エの歌識別学習機構を理解することの抽出や、多様性の理解に貢献したい

年、私たちの研究グループは、音声認

で、脊椎動物とも共通するメカニズムと考えています。

識学習機構の研究を進めるモデルとに迫れる可能性があります。キイロシ

して、キイロショウジョウバエの歌識ョウジョウバエは、その豊富な分子遺別学習パラダイムを確立しました。こ

伝学を駆使して、神経細胞の機能や活の現象は、歌を聞かずに育ったキイロ

動、また遺伝子発現などを自在に操作

1. Kim H, Horigome M, Ishikawa Y, Li F, Lauritzen J S, Card G, Bock D D, Kamikouchi A (2020). Wiring patterns from auditory sensory
neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies. J Comp Neurol. doi: 10.1002/cne.24877.
2. Ishimoto H, Kamikouchi A (2020). A feedforward circuit regulates action selection of pre-mating courtship behavior in female
Drosophila. Curr Biol. 30, 396-407.
3. Yamada D, Ishimoto H, Li X, Kohashi T, Ishikawa Y, Kamikouchi A (2018). GABAergic local interneurons shape female fruit fly
response to mating songs. J Neurosci. 38(18), 4329-4347.
4. Li X, Ishimoto H, Kamikouchi A (2018). Auditory experience controls the maturation of song discrimination and sexual response in
Drosophila. eLife. 7, e34348.
5. Kamikouchi A, Inagaki HK, Effertz T, Fiala A, Hendrich O, Göpfert MC, Ito K (2009). The neural basis of Drosophila gravity sensing
and hearing. Nature (Article) 458, 165-171.
13

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

認知学習と精神疾患病態の臨界期におけるドーパミン神経伝達機構の解析
研究代表者

疋田 貴俊
大阪大学蛋白質研究所・高次脳機能学研究室

精

神疾患は遺伝-環境相互作用によ底核神経回路特異的なカルシウムイ

験データから、認知行動の回路機構のり発症する複合疾患です。精神メージングを行うことで、認知行動に理論化を行い、臨界期の操作・再開に症状の発症には臨界期が存在し、思春おける神経回路機構を明らかにしま

おける標的を推定します。本研究によ期での社会相互作用などが環境要因す。さらにモデルマウスの神経回路病

り、精神疾患の発症における臨界期機として関与しています。私たちは臨界態を同定し、神経回路操作による認知構の解明へとつなげます。

期での社会的孤立ストレスにより発行動の正常化を試みます。これらの実症する精神疾患遺伝モデルマウスを解析し精神疾患病態を解析してきました(Sakurai et al., PLoS ONE 2021;
Hikida et al., Neurosci Res 2020; Niwa
et al., Science 2013)。精神疾患病態として神経回路の可塑性変化が想定され て い ま す (Macpherson & Hikida,

Psychiatry Clin Neurosci 2019)。私た
ちはこれまでに大脳基底核神経回路
において各神経回路の役割とドーパミン入力による神経回路の可塑性変化を明らかにしてきました（Hikida etal., PNAS 2013; Hikida et al., Neuron2010)。しかしながら、遺伝-環境相互作
用によりどのように神経回路動態が変化するかはわかっていません。そこで本研究では、臨界期での社会的孤立
ストレスにより発症する精神疾患遺伝モデルマウスを用いて、神経回路病態を明らかにすることを目的とします。特に、ドーパミン動態と大脳基底核神経回路に着目し、認知行動中のドーパミンイメージングおよび大脳基1. Sakurai K, Itou T, Morita M, Kasahara E, Moriyama T, Macpherson T, Ozawa T, Miyamoto Y, Yoneda Y, Sekiyama A, Oka M, Hikida T*.
(2021) Effects of Importin α1/KPNA1 deletion and adolescent social isolation stress on psychiatric disorder-associated behaviors in mice.
PLoS ONE, 16(11): e0258364.
2. Hikida T*, Morita M, Kuroiwa M, Macpherson T, Shuto T, Sotogaku N, Niwa M, Sawa A, Nishi A. (2020) Adolescent psychosocial stressenhances sensitization to cocaine exposure in genetically vulnerable mice. Neurosci Res, 151:38-45.
3. Macpherson T, Hikida T*. (2019) The role of basal ganglia neurocircuitry in the pathology of psychiatric disorders. Psychiatry Clin
Neurosci, 73(6): 289-301.
4. Hikida T*, Yawata S, Yamaguchi T, Danjo T, Sasaoka T, Wang Y, Nakanishi S*. (2013) Pathway-specific modulation of nucleus
accumbens in reward and aversive behavior via selective transmitter receptors. Proc Natl Acad Sci USA, 110(1): 342-347.
5. Hikida T, Kimura K, Wada N, Funabiki K, Nakanishi S. (2010) Distinct roles of synaptic transmission in direct and indirect striatal
pathways to reward and aversive behavior. Neuron, 66(6): 896-907.
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A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

臨界期における小脳への体性感覚経路変化を導く電気的活動の解明
研究代表者

久保 怜香
広島大学・大学院医系科学研究科

性感覚は生物が生存していく上

中 継 す る こ と が 私 達 の 研 究 （Kubo,

細胞の自発活動を見つけ出し、その電で極めて重要ですが、生まれた2018）により明らかになっているた

気的活動が必要な時期、臨界期を探索ばかりの動物の感覚機能は未成熟で、 め、これを足掛かりにオプトジェネテ

していきます。更にはその電気的活動

生後発達の過程で徐々に獲得されてィクスや薬理学的手法を用いて生後の分子機序について遺伝子組み換えいきます。このプロセスと並行して、 発達期における信号経路同定を行いマウス等により解明することを目指

体性感覚に関わる神経回路についてます。続いて、回路成熟に必要な電気します。

も、必要なシナプスの安定化・不必要

的活動、感覚信号入力パターンや神経体

なシナプスの刈り込みのプロセスを経ることにより、大規模な神経回路の再編成が起こります。これが正常に起こるためには、臨界期に適切な環境にさらされて物に触れる経験を積むことにより、体性感覚に関わる神経細胞が電気的に活動し神経回路に沿って信号が伝達されることが必須です。この過程が阻害されると、正常な神経回路形成が行われず、発達障害等の一因となると考えられています。本研究では、臨界期の体性感覚経路構築に必要な電気的活動及びその活動発生の分子メカニズムを明らかにすることを目的とします。マウスヒゲ領域から小脳への体性感覚経路をモデルとし、まずはその経路の生後発達変化過程の実態を解析します。この経路は成熟す
る と 視 床 ―中 脳 領 域 area
parafascicularis prerubralis（PfPr）を

1. Kubo R, Aiba A, Hashimoto K: The anatomical pathway from the mesodiencephalic junction to the inferior olive relays perioral sensory
signals to the cerebellum in the mouse. The Journal of Physiology, 596: 3775-3791, 2018.

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A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

ニューロン内競合に基づく選択的な神経突起リモデリングの分子機構
研究代表者

今井

猛

九州大学・大学院医学研究院

後発達期の臨界期には神経回路の

主樹状突起のみを強化し、残りを刈り 「勝者」となる樹状突起からの NMDA

リモデリングが起こることで特異

込みます。

生

受容体入力が、「敗者」となる樹状突起

的な神経回路がつくられます。しかしな

我々は、僧帽細胞の神経突起リモデの刈り込みをも促進していることをがら、リモデリングの過程において、どリングが神経活動に依存して生じる

見出しました。更に、このような遠隔のようにして特定の神経突起のみが強ことを明らかにしてきました。生後の作用をもたらすシグナルの同定を進化され、それ以外の突起が刈り込まれる

嗅球においては、感覚入力によらないめたところ、RhoA の関与が明らかにのかはよく分かっていません。

自発的な神経活動が生じており、これなりました。RhoA は、「勝者」となる

神経突起リモデリングには、ニューを阻害すると僧帽細胞の樹状突起リ

樹状突起においては NMDA 受容体か

ロン間競合によって生じるものと、ニモデリングが阻害されます（Fujimoto

らの局所シグナルによって抑制されューロン内競合に基づくものとがあet al., bioRxiv 625616）。これまでの研る一方、遠方にある「敗者」樹状突起ると考えられていますが、いずれも競究により、リモデリング過程で、「勝では活性化され、刈り込みを促進する

合の実体については不明です。我々者」となる樹状突起の強化が生じる仕ことが明らかになりつつあります（未は、ニューロン内競合によって特定の組みを明らかにしてきました。具体的発表）。本課題では、RhoA を介したニ神経突起のみが強化され、他の突起がには、NMDA 受容体の下流で活性化

ューロン内側方抑制がニューロン内

刈り込まれる機構について、嗅球僧帽される Rac1 シグナルと、BMPR2 の活競合の実体であるという我々の作業細胞をモデルとして研究してきまし

性化によって脱抑制される LIMK の仮説を証明するとともに、詳細な分子た。僧帽細胞は、生後初期には複数の両方が存在することで、coﬁlin を介し機構の解明を通してその操作をめざ

樹状突起を複数の糸球体へと伸ばしたアクチンの重合と、樹状突起の強化します。

ていますが、生後 1 週間以内に単一のが生じます（文献 1）。一方で、我々は

1. Aihara S, Fujimoto S, Sakaguchi R, Imai T. BMPR-2 gates activity-dependent stabilization of primary dendrites during mitral cell
remodeling. Cell Reports 35, 109276 (2021)
2. Inagaki S, Iwata R, Iwamoto M, Imai T. Widespread inhibition, antagonism, and synergy in mouse olfactory sensory neurons in vivo. Cell
Reports 31, 107814 (2020)
3. Sakaguchi R, Leiwe MN, Imai T. Tetbow: bright multicolor labeling of neuronal circuits with fluorescent proteins and chemical tags.
eLife 7, e40350 (2018)
4. Iwata R, Kiyonari H, Imai T. Mechanosensory-based phase coding of odor identity in the olfactory bulb. Neuron 96, 1139-1152 (2017)
5. Ke, MT, Nakai Y, Fujimoto S, Takayama R, Yoshida S, Kitajima TS, Sato M, Imai T. Super-Resolution Mapping of Neuronal Circuitry
With an Index-Optimized Clearing Agent. Cell Reports 14, 2718-2732 (2016)
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A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

乳頭体上核―歯状回新生ニューロン間シナプス形成における臨界期の解明
研究代表者

橋本谷 祐輝同志社大学・大学院脳科学研究科

一

般的に 1 つのニューロンは一種

乳頭体上核と呼ばれる脳領域から海類の神経伝達物質を放出すると

馬歯状回の主要な興奮性ニューロン

本研究では、成熟した大人の脳でも考えられています。例えば興奮性ニュである顆粒細胞へと投射するシナプ

新しくニューロンが誕生する歯状回のーロンはグルタミン酸を放出し、抑制

スにおいてグルタミン酸と GABA が

新生ニューロン（新生顆粒細胞）に焦点性ニューロンは GABA、あるいはグリ共放出されることを明らかにしましを当て、乳頭体上核―歯状回新生ニュシンを放出します。しかし最近の研究

た（Hashimotodani et al, Cell Reports,

ーロン間シナプスの発達分化のメカニから、成熟した大人の脳において、一2018）。乳頭体上核と海馬を繋ぐ神経

ズムを明らかにします。新生ニューロ

部のニューロンがグルタミン酸と回路は記憶・学習や睡眠・覚醒といンの発達にともなう機能的なシナプス

GABA の両方の神経伝達物質を同じった様々な脳機能に重要な役割を果形成時期を特定するとともに、グルタ神経終末から放出するということがたしています。しかし、こういった脳

ミン酸と GABA による共放出が成熟わかってきました。しかし興奮と抑制機能を発揮するためにグルタミン酸

するまでの発達分化過程を調べ、臨界という相反する作用を持つグルタミと GABA による共放出がどのように期における共放出シナプス形成のメカン酸と GABA による共放出の生理的関わっているのかよくわかっていま

ニズム解明を目指します。

意義はまだよくわかっていません。

せん。さらにこのような共放出シナプ

最近、私たちは視床下部に位置する

れるのかよくわかっていません。

スが発達期にどのようにして形成さ1. Hashimotodani Y, Karube F, Yanagawa Y, Fujiyama F, Kano M. Supramammillary nucleus afferents to the dentate gyrus co-release
glutamate and GABA and potentiate granule cell output. Cell Reports., 25, 2704-2715, 2018.
2. Hashimotodani, Y., Nasrallah, K., Jensen, K.R., Chavez, A.E., Carrera, D., and Castillo, P.E.. LTP at Hilar Mossy Cell-Dentate Granule
Cell Synapses Modulates Dentate Gyrus Output by Increasing Excitation/Inhibition Balance. Neuron 95, 928-943, 2017.

17

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

オルガネラ動態から紐解く
発達期の臨界期回路再編メカニズム
研究代表者

中川 直樹
国立遺伝学研究所・神経回路構築研究室

生

後発達期の脳では、臨界期に大を検証します。実験モデルとしては、 り、ゴルジ体が、樹状突起精緻化の臨

規模な神経回路再編が生じ、情マウスのヒゲ触覚情報処理を担う大界期に、標的軸索方向に偏った細胞内

報伝達の精確性が向上します。細胞レ

脳皮質体性感覚野バレル回路を用い分布を示すことを見出しています。本

ベルの変化の一つとして、神経細胞はます。発達期神経細胞のオルガネラを研究ではまず、このゴルジ体分布の適切な標的軸索とシナプス結合した

単一細胞レベルで可視化し、発達過程 「偏り」に着目し、発達段階での詳細な一部の樹状突起を勝者として成長さでの時空間的な動態と、その制御にお局在動態、局在と神経入力との関連、

せ、それ以外の突起は退縮させます。 ける神経入力の役割を解析します。さおよび樹状突起精緻化との因果関係

この樹状突起精緻化のメカニズム、特らにオルガネラの局在や機能を臨界について明らかにしていきます。加えに神経入力を起点とするシグナルが期特異的に操作し、その影響を樹状突て、ミトコンドリアによる細胞内エネ

樹状突起選択的成長の駆動力へと変起レベル・回路構造レベルで読み解

ルギー供給や中心体による微小管ネ換される細胞内機構には不明な点がくことによって、オルガネラ動態といットワーク制御など他のオルガネラ

多く残されています。

う視点から臨界期の樹状突起精緻機能が果たす役割についても解析を化・神経回路再編メカニズムの解明

進め、臨界期の樹状突起精緻化・回路を目指します。

再編におけるオルガネラの役割を包本研究では、発達期の神経細胞内で、オルガネラ局在・機能の標的軸索方向への「偏り」が神経入力依存的に

これまでに、ゴルジ体による選択的形成され、その細胞極性が樹状突起のな小胞輸送が樹状突起の選別に関与

選択的成長を駆動するという可能性

する可能性について検証を進めてお括的に理解したいと考えています。

1. Nakagawa N*, Plestant C, Yabuno-Nakagawa K, Li J, Lee J, Huang C, Lee A, Krupa O, Adhikari A, Thompson S, Rhynes T, Arevalo V,
Stein JL, Molnár Z, Badache A, Anton ES*. Memo1-mediated tiling of radial glial cells facilitates cerebral cortical development. Neuron
103: 836-852, 2019 (*co-corresponding author)
2. Nakagawa N, Li J, Yabuno-Nakagawa K, Eom TY, Cowles M, Mapp T, Taylor R, Anton ES. APC sets the Wnt tone necessary for cerebral
cortical progenitor development. Genes and Development 31: 1679-1692, 2017
3. Nakagawa N, Yagi H, Kato K, Takematsu H, Oka S. Ectopic clustering of Cajal-Retzius and subplate cells is an initial pathological feature
in Pomgnt2-knockout mice, a model of dystroglycanopathy. Scientific Reports 5: 11163, 2015
18

A01

発達期の臨界期神経回路再編成のメカニズム

光応答性CaMKIIによるiPlasticityの分子メカニズムの解明
研究代表者

村越 秀治
生理学研究所・脳機能計測・支援センター

脳内では記憶や学習に応じてシナ

また、同定した遺伝子の中からスパイーブを応用し、スパイン形態変化をは

プス形成やシナプス後部を形成

ン形態を制御する分子（特にアクチンじめとした iPlasticity に必要な分子同するスパインの体積の増大が見られ制御分子）に着目し、それらの分子の定とイメージングによる解析を高いることが分かってきています。このよ

局在や活性を 2 光子蛍光寿命イメー

精度で行うことにより、paCaMKII に

うな可塑性が海馬で起こる時期を私ジング顕微鏡で明らかにします。私達

よる iPlasticity の分子メカニズムを明

達は海馬の臨界期と定義しています。 が独自開発した新規光遺伝学的プロらかにしたいと考えています。

我々は最近、光照射でシナプスの可塑的 変 化 を 誘 起 （induced plasticity：
iPlasticity）することが可能な遺伝子コー ド 型 の 光 応 答 性 分 子
Photoactivatable CaMKII (paCaMKII)の開発に成功しました。paCaMKII は
植物タンパク質である Phototorpin1の LOV2 ドメインと CaMKII の融合
分子で、青色光、または 800-900 ナノメ
ートルの波長による 2 光子励起で活性化することができます。現在までにこの分子を用いて、海馬神経細胞において、シナプス長期増強を単一シナプ
スレベルで惹起することに成功しています（Shibata et al. 2021）。さらに最近、paCaMKII によるシナプス長期増
強には新規タンパク質合成が必要なことが分かってきました。そこで本研
究 で は 、 光 応 答 性 CaMKII に よ る
iPlasticity が起こる過程で発現する遺伝子をマイクロアレイで同定します。

1. Shibata AC, Ueda HH, Eto K, Onda M, Sato A, Ohba T, Nabekura J, and Murakoshi H*
Photoactivatable CaMKII induces synaptic plasticity in single synapses.
Nature communications 12, 751 (2021).
2. Murakoshi H*, Shin M, Parra-Bueno P, Szatmari EM, Shibata AC, and Yasuda R.
Kinetics of endogenous CaMKII required for synaptic plasticity revealed by optogenetic kinase inhibitor.
Neuron 94, 37-47 (2017).
3. Hedrick NG, Harward SC, Hall CE, Murakoshi H, McNamara JO, and Yasuda R.
Rho GTPase complementation underlies BDNF-dependent homo- and heterosynaptic plasticity.
Nature 538, 104-108 (2016).
4. Murakoshi H, Wang H, and Yasuda R.
Local, persistent activation of Rho GTPases during plasticity of single dendritic spines.
Nature 472, 100–104 (2011).
19

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

自閉スペクトラム症における安静時脳活動の制御法開発と臨界期の再開の可能性の検証
研究代表者

渡部 喬光
東京大学ニューロインテリジェンス国際研究機構を開けながらぼーっとしてい界期を再開させ、中核症状を緩和させてください。ただし、寝ないでることができるのではないか」という「目くださいね。
」そう言って被験者には仮説を検証します。

MRI の中で 10 分程度横になっていた

このために、我々は最近そのプロトだきます。その間に計測される機能的タイプが完成した脳状態駆動型非侵MRI（fMRI）信号を元に算出されるの襲的神経刺激法を（Watanabe, eLife,が安静時脳活動です。この信号パター

2021）用いる予定です。これはエネル

ンは脳の機能的バックボーンを表象

ギー地形解析というデータ駆動型解していると考えられており、実際、そ析（Watanabe et al., Nat Communs,の信号特性はさまざまな感覚や運動、 2013; 2014）とリアルタイム脳波解析
認知機能と相関していることが報告

を組み合わせたもので、脳全体が特定されています。高機能自閉スペクトラの活動状態を示したとき時にだけ神ム症（ASD）についても同様です。我々

経刺激を自動的に与える、ということも以前の研究で fMRI で計測された安を可能にする装置です。このシステム

静時脳活動を解析することで、「成人と自発的課題切り替えテスト

高機能 ASD 当事者の症状および IQ （Watanabe et al., J Neurosci, 2019）をは共に彼らの神経遷移ダイナミクス

使用することで、ASD 当事者の安静時が非定型的に安定化していることと脳活動ダイナミクスを制御し、彼らの相関している」ということを明らかに

中核症状の一つ（認知の硬直性）を緩しました（Watanabe and Rees, Nat

和する方法の確立を目指します。本研Communs, 2017）。

究が成功すれば、ASD の臨界期の再開

この知見をもとに本研究では、「安
静時脳活動の神経遷移ダイナミクスを実現するための新たな視点と方法が得られると期待されます。

を適度に不安定化させれば、ASD の臨

1. Watanabe, T. Causal roles of prefrontal cortex during spontaneous perceptual switching are determined by brain state dynamics. Elife 10,
e69079 (2021).
2. Watanabe, T. & Rees, G. Brain network dynamics in high-functioning individuals with autism. Nat Commun 8, 16048 (2017).
3. Watanabe, T., Lawson, R. P., Walldén, Y. S. E. & Rees, G. A neuroanatomical substrate linking perceptual stability to cognitive rigidity in
autism. J Neurosci 39, 2831–18 (2019).
4. Watanabe, T., Masuda, N., Megumi, F., Kanai, R. & Rees, G. Energy landscape and dynamics of brain activity during human bistable
perception. Nat Commun 5, 4765 (2014).
5. Watanabe, T. et al. A pairwise maximum entropy model accurately describes resting-state human brain networks. Nat Commun 4, 1370
(2013).
20

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

リハビリテーションが誘導する障害後の皮質脊髄路可塑性の分子基盤の解明
研究代表者

上野 将紀
新潟大学・脳研究所

外

傷や脳血管障害などでおこる脳ました（文献 1,4）。しかし成体の脳にし、回路の再編と機能回復を促すのか、の障害は、神経回路を破綻させ、 おける回路再編の度合いは、幼若期にその神経・分子メカニズムの理解は進運動や感覚をはじめとする神経機能障害を受けた場合に比べ大きく低下

んでいないのが現状です。本研究では、に重篤な障害を引き起こします。壊さすることから（文献 5）、回路の可塑性

マウスの脳障害モデルにおいて、運動れた神経回路は通常再生せず、回路網と再編を増加させ、臨界期の再開をもによるリハビリテーションが、皮質脊を元に戻すことは現状できません。一

たらす方法論が求められているとこ

髄路の可塑性を誘導し、回路の再編を

方近年の研究から、障害を逃れ残存しろです。リハビリテーションは、脳障促進するメカニズムを明らかにするこた神経回路網における再編が、障害さ害後の機能回復の促進に広く用いらとを目的とします。遺伝子改変マウスれた機能の回復に寄与しうることがれますが、神経の可塑性や回路の再編や神経トレーサー、運動解析を用い、皮示されています。私たちはこれまで、 を増大させることがその根幹にある質脊髄路の回路網に起こる変化とその大脳皮質‒脊髄をつなぎ随意運動を司ことが示唆されています。実際私たち

機序、機能を探る解析を進めていきまる皮質脊髄路を対象にした研究を進は、特定の運動をほどこすリハビリテ

す。リハビリテーションが可塑性を誘め（文献 2）、マウスの脳障害モデルにーションが、皮質脊髄路の再編を増大導し、脳障害後に臨界期の再開をもた

おいて、皮質脊髄路が脊髄内で新たなさせることを見出してきました（文献

らす機序を理解することで、機能的な神経回路網を作り出して再編し、機能3）。しかし、リハビリテーションがど回路を再構築する治療法の創出へ貢献の回復に寄与することを見出してきのように皮質脊髄路の可塑性を誘導したいと考えています。

1. Sato T, Nakamura Y, Takeda A, Ueno M. Lesion area in the cerebral cortex determines the patterns of axon rewiring of motor and sensory
corticospinal tracts after stroke. Front Neurosci 15: 737034, 2021
2. Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone SA, Goulding M, Baccei ML, Yoshida Y. Corticospinal circuits from thesensory and motor cortices differentially regulate skilled movements through distinct spinal interneurons. Cell Rep 23: 1286-1300, 2018
3. Nakagawa H, Ueno M, Itokazu T, Yamashita T. Bilateral movement training promotes axonal remodeling of the corticospinal tract andrecovery of motor function following traumatic brain injury in mice. Cell Death Dis 4: e534, 2013
4. Ueno M, Hayano Y, Nakagawa, H, Yamashita T. Intraspinal rewiring of the corticospinal tract requires target-derived BDNF andcompensates lost function after brain injury. Brain 135(4): 1253-67, 2012
5. Omoto S, Ueno M, Mochio S, Takai T, Yamashita T. Genetic deletion of paired immunoglobulin-like receptor B does not promote axonal
plasticity or functional recovery after traumatic brain injury. J Neurosci 30(39): 13045-52, 2010
21

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

X染色体再活性化による臨界期再開を利用した
X連鎖性神経疾患の治療
研究代表者

森

琢磨

信州大学先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所／
学術研究院医学系 分子細胞生理学教室

全ゲノム診断が一般的になり、精全身で観察できるマウスを組み合わせきるならば、神経細胞の機能を回復で

神神経疾患の原因となる遺伝子て、小脳が萎縮するメカニズムを明らきる可能性があるのではないかと考が数多く同定されてきました。X 染色

かにすることを目指します。

えています。不活性化された X 染色体体上の遺伝子の変異による X 連鎖性CASK 欠損症女性患者の多くは、に特徴的なヘテロクロマチン構造を神経疾患には、患者の大部分が女性でCASK 遺伝子が正常に機能する X 染

解除できる薬理学手法やゲノム編集ある疾患が多く知られています。この色体も体内に持っています。変異細胞法を利用することによって正常な X

ような X 連鎖性神経疾患において、Xで不活性化されてしまっている正常染色体を再活性化させ、小脳の萎縮を染色体を 2 本持つ女性では、1 本の X

な X 染色体を活性化させることがで緩和する手法の開発を目指します。

染色体だけで変異が見つかる症例が大部分です。ヘテロ接合型の女性患者
は、発達初期の X 染色体不活性化によ

!

!

"!#$%

って、変異遺伝子が発現する細胞と変異遺伝子が不活性化される細胞が確率的に生み出されます。X 染色体不活性化という女性特有のイベントを通して変異細胞と正常細胞が作られる!
!

発達初期は、X 連鎖性神経疾患の病態を決定する「臨界期」と考えることが!"#$%$

できます。

!

小脳および橋の低形成を引き起こす
CASK 遺伝子の欠損症は、患者のほとんどが女性であり、知的障害やてんか!

んなどを併発します。研究課題では、X
染色体不活性化がどのようにしてCASK 欠損症の病態を決めるのかという問いに答えることを第一の目的としています。そこで、X 染色体不活性化を!

1. A. Mehta, Y. Shirai, E. Kouyama-Suzuki, Z. Mengyun, T. Yoshizawa, T. Yanagawa, T. Mori, and K. Tabuchi. IQSEC2 deficiency resultsin abnormal social behaviors relevant to autism by affecting functions of neural circuits in the medial prefrontal cortex. Cells 10(10),2724. (2021)
2. S. Yamada, N. van Kooten, T. Mori, K. Taguchi, A. Tsujimura, and M. Tanaka. Efferent and afferent connections of neuropeptide Y
neurons in the nucleus accumbens of mice. Front. Neuroanat. | doi: 10.3389/fnana.2021.741868.
3. Kim S, Park D, Kim J, Kim D, Kim H, Mori T, Jung H, Lee D, Hong S, Jeon J, Tabuchi K, Cheong E, Kim J, Um JW and Ko J. Npas4
Regulates IQSEC3 Expression in Hippocampal Somatostatin Interneurons to Mediate Anxiety-like Behavior. Cell Reports. 36, 109417.
(2021)
4. M. Badawi†, T. Mori†*, T. Kurihara, T. Yoshizawa, K. Nohara, E. Kouyama-Suzuki, T. Yanagawa, Y. Shirai and K. Tabuchi*. Risperidone
mitigates enhanced excitatory neuronal function and repetitive behavior caused by an ASD-associated mutation of SIK1. Front. Mol.
Neurosci. 14, 706494. (2021) (†Equally Contribution) (*Co-Correspondance).
5. T. Mori*, E. Kasem*, E. Suzuki-Kouyama, X. Cao, X. Li, T. Kurihara, T. Uemura, T. Yanagawa and K. Tabuchi. Deficiency of
calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase (CASK) disrupts the excitatory-inhibitory balance of synapses by down-regulating
GluN2B. Molecular Psychiatry. 24 (7):1079-1092. 2019 (*共同筆頭著者)
22

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

neuroligin-3遺伝子操作による自閉症の臨界期ロールバックに関する研究
研究代表者

田渕 克彦
信州大学先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所／
学術研究院医学系 分子細胞生理学教室

自閉症は、社会性の異常を特徴と3 の ア ミ ノ 酸 置 換 変 異 （ NLGN3の成熟マウスの内側前頭前皮質に注する神経発達障害で、現在まで

R451C）は、自閉症患者から最初に同定入して Cre 組み換え酵素を導入し、のところ根本的な治療法は確立されされた単一遺伝子の変異として知ら

Nlgn3 遺伝子を除去したところ、シナていません。自閉症は 2〜3 歳ごろにれています。私たちはこの変異をノッ

プス異常及び社会行動異常が改善す

発症し、この時期が自閉症の臨界期でクインしたマウス（Nlgn3 R451C マウることを見出しました。このことかあると考えられますが、この時期は中ス）を作成し、このマウスが社会性のら、臨界期を過ぎた後も、遺伝学的に枢神経系でシナプス形成が最も盛ん低下など自閉症特有の行動異常を呈シナプス機能を操作することで、自閉な時期であることから、シナプス形成することを見出しました。このマウス症を治療できる可能性があるとの考と自閉症の臨界期とは関係があるのは現在自閉症動物モデルとして広くえに至りました。本研究は、シナプスではないかと考えられます。シナプス

研 究 に 用 い ら れ て い ま す 。 Nlgn3形成の臨界期を過ぎた後に Nlgn3 遺接着因子 Neuroligin は、シナプス後部

R451C ノックインマウスで見られる伝子変異の除去・修復および責任神に局在する細胞接着因子で、シナプス

ような社会行動の異常は、Nlgn3 のノ経回路を操作することで、自閉症症状

前終末に局在する Neurexin と結合しックアウトマウスでは見られないこを改善する方法を探求することを目てシナプスを架橋することにより、シとから、Nlgn3 R451C 変異は機能獲得指します。

ナプスの形成および成熟に寄与して型変異だと考えられます。私たちは、いると考えられています。Neuroligin-

アデノ随伴ウィルスを Nlgn3 R451C

1. Mehta, A., Shirai, Y., Kouyama-Suzuki, E., Zhou, M., Yoshizawa, T., Yanagawa, T., Mori, T. and Tabuchi, K. IQSEC2 Deficiency Resultsin Abnormal Social Behaviors Relevant to Autism by Affecting Functions of Neural Circuits in the Medial Prefrontal Cortex. Cells 10(10): 2021
2. Badawi, M., Mori, T., Kurihara, T., Yoshizawa, T., Nohara, K., Kouyama-Suzuki, E., Yanagawa, T., Shirai, Y. and Tabuchi, K. Risperidone
Mitigates Enhanced Excitatory Neuronal Function and Repetitive Behavior Caused by an ASD-Associated Mutation of SIK1. Frontiers in
Molecular Neuroscience 14: 2021
3. Suzuki, T., Terada, N., Higashiyama, S., Kametani, K., Shirai, Y., Honda, M., Kai, T., Li, W. and Tabuchi, K. Non-microtubule tubulinbased backbone and subordinate components of postsynaptic density lattices. Life Sci Alliance 4 (7): 2021
4. Cao, X., Kouyama-Suzuki, E., Pang, B., Kurihara, T., Mori, T., Yanagawa, T., Shirai, Y. and Tabuchi, K. Inhibition of DNA ligase IV
enhances the CRISPR/Cas9-mediated knock-in efficiency in mouse brain neurons. Biochem Biophys Res Commun 533 (3): 449-457.
2020
5. Mori, T., Kasem, E. A., Suzuki-Kouyama, E., Cao, X., Li, X., Kurihara, T., Uemura, T., Yanagawa, T. and Tabuchi, K. Deficiency of
calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase disrupts the excitatory-inhibitory balance of synapses by down-regulating GluN2B.
Mol Psychiatry 24 (7): 1079-1092. 2019
23

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

シナプスタンパク質の生物学的相分離の操作による可塑性、臨界期誘導法の開発
研究代表者

実吉 岳郎
京都大学・大学院医学研究科

記憶の基盤であるシナプス可塑性タンパク質分子の新陳代謝を乗り越解明のみならず臨界期の誘導を通じの誘導・発現機構に比べ、刺激

えて存在する記憶分子の性質を合理た「脳の若返り」を可能にする技術を後のシナプス強度を維持する仕組み的に説明できる有力なモデルである

開発します。

はほとんど明らかになっていません。 と考え、「記憶の分子実体は、シナプス

具体的には(1) CaMKII/グルタミン

記憶を保持するためにはシナプス内で相分離されている」との仮説にたど酸受容体 NR2B などによる LLPS をでの 記憶分子 の活性化など記憶しり着きました。

指標にした低分子化合物の大規模スた状態を長期間維持する仕組みが必

この仮説に基づくと、シナプス可塑

クリーニング、(2) 同じく相互作用部位

要です。この性質はシナプス可塑性と性の高まる時期である臨界期は、記憶を用いたペプチドの検証、(3) CaMKIIは異なり、堅牢な記憶保持メカニズムの分子実体として存在する相分離をによる LLPS の人為的な制御が長期であると考えられます。このメカニズ解除することで、シナプスレベルの臨増強現象（LTP）を誘導あるいは解除

ムについて、わたしたちは細胞内タン

界期を再誘導できるとの発想を得まするかを検討していきます。その成果

パク質の自発的な濃縮機構である液‒した。しかしこの考えを直接検証する

は記憶学習のメカニズムの解明のみ

液相分離（LLPS）に注目しています。 LLPS を特異的に操作する試薬、分子ならず臨界期の誘導による神経機能

LLPS では、形成した濃縮相の中をタ

プローブなどは存在しません。そこで改善や認知障害などの精神疾患治療

ンパク質分子は自由に行き来できる

本研究は、LLPS を標的にした小分子に向けて大きく貢献することが期待けれど、濃縮相そのものは維持される化合物やペプチドをスクリーニングされます。

という性質があります。この性質は、 し、記憶維持における LLPS の役割のシナプスタンパク質の生物学的相分離の操作による可塑性、臨界期誘導法の開発
シナプスタンパク質の生物学的相分離の操作による可塑性、臨界期誘導法の開発

1. *Saneyoshi T., Matsuno H., Suzuki A., Murakoshi H., Hedrick N.G., Agnello E., O’Connell R., Stratton M.M., Yasuda R., *Hayashi Y.
Reciprocal Activation within a Kinase-Effector Complex Underlying Persistence of Structural LTP. Neuron 102(6): 1199-1210. 2019.
2. Kojima H., Rosendale M., Sugiyama Y., Hayashi M., Horiguchi Y., Yoshihara T., Ikegaya Y., *Saneyoshi T., *Hayashi Y. The Role of
CaMKII-Tiam1 Complex on Learning and Memory. Neurobiol. Learn. Mem. 166: 107070. 2019.
3. *Saneyoshi T. Reciprocal activation within a kinase effector complex: A mechanism for the persistence of molecular memory. Brain Res.
Bull. 170:58-64. 2021.
24

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

Nogo受容体アンタゴニストLOTUSによる
老齢期における神経可塑性誘導
研究代表者

竹居 光太郎
横浜市立大学・大学院生命医科学研究科

神

経可塑性は生後発達期の限られLOTUS の過剰発現マウスにおけるシ

せて、減弱した神経可塑性を回帰・誘た臨界期と呼ばれる時期に現れナプス形成能や記憶・学習能を解析導することを試みます。このような実ます。臨界期の閉鎖に関わる分子としし、LOTUS の過剰発現による神経可験研究から、LOTUS の分子特性を利て Nogo 受 容 体 -1（ Nogo receptor-

塑性の維持によって若年期の記憶・用した老齢期における臨界期再開の

1:NgR1）と PirB（paired immunogloblin-

学習能を維持することを検証します。 ための具体的方法論の提案を目的と

like receptor-B）が挙げられ、これらの次に、老齢化した野生型マウスの脳に分子を介した作用は、成熟脳においてLOTUS 遺伝子を導入して強制発現さした研究を展開します。

はシナプス形成や経験依存的なシナ
プス可塑性に対して負の作用を示す
ことが知られています。神経回路形成

Nogo

Nogo

発現減少 Nogo
発現減少

過剰発現

老齢期

老齢期

因子 LOTUS は NgR1 と PirB の双方に対する強力な内在性拮抗物質（アンタゴニスト）として機能します。シナNogo

プス部に高発現する LOTUS は NgR1や PirB の作用を抑制してシナプス形成を促進します。その一方、海馬のLOTUS 発現量が加齢によって徐々に低下し、それに伴って海馬依存性の記
憶・学習能力が加齢と供に低下します。そこで、本研究では、老齢マウス

シナプス形成不全

シナプス形成不全において LOTUS を過剰発現させる

神経可塑性の阻止（臨界期閉鎖）

神経可塑性の再開（臨界期再開）

ことによって臨界期を再開させて、加齢に伴う神経可塑性の減弱を防御することを試みます。老齢化した

1. Nishida, R., Kawaguchi, Y., Matsubayashi, J., Ishikawa, R., Kida, S., and Takei, K.* : LOTUS, an endogenous Nogo receptor antagonist,
is involved in synapse and memory formation. Scientific Reports, 11 : 5085 (https://doi.org/10.1038/s41598-021-84106-y) (2021).
2. Kurihara, Y., Takai, T., and Takei, K.* : Nogo receptor antagonist LOTUS exerts suppression on axnal growth-inhibiting receptor PIR-B.
Journal of Neurochemistry, 155: 285-299, DOI:10.1111/jnc.15013 (2020) .
3. Kawakami, Y., Kurihara, Y., Saito, Y., Fujita, Y., Yamashita, T., and Takei, K.* : The soluble form of LOTUS inhibits Nogo receptormediated signaling by interfering with the interaction between Nogo receptor type 1 and p75 neurotrophin receptor. The Journal of
Neuroscience, 38(10): 2589-2604 (2018).
4. Hirokawa, T., Zou, Y., Kurihara, Y., Jiang, Z., Sakakibara, Y., Ito, H., Funakoshi, K., Kawahara, N., Goshima, Y., Strittmatter, S.M., andTakei, K.* : Regulation of axonal regeneration by the level of function of endogenous Nogo receptor antagonist LOTUS. Scientific
Reports, 7 : 12119/ DOI:10.1038/s41598-017-12449-6 (2017).
5. Sato, Y., Iketani, M., Kurihara, Y., Yamaguchi, M., Yamashita, N., Nakamura, F., Arie, Y., Kawasaki, T., Hirata, T., Abe, T., Kiyonari, H.,
Strittmatter, S.M., Goshima, Y., and Takei, K.* : Cartilage acidic protein-1B (LOTUS), an endogenous Nogo receptor antagonist for axon
tract formation. Science, 333 : 769-773 (2011).
25

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

前頭前野局所回路の数理モデル構築によるニューロモデュレーション作用機序の解明
研究代表者

山室 和彦
奈良県立医科大学・精神医学講座

さ

まざまな精神疾患、特に自閉スペゾールがありますが残念ながら効果は rTMS では脳全体に影響を与える

クトラム症において社会行動やは限定的です。つまり、現状として薬た め 、本 研 究 で は 脳 深 部 刺 激 療 法

恐怖記憶が問題となっていますが、最物治療の効果は限定的でありますが、 （DBS）による前頭前野局所回路への

近我々は愛着障害モデルである幼若期

ニューロモデュレーションが自閉ス

影響をホールセルパッチクランプ法

隔離マウスにおいて、前頭前野−視床

ペクトラム症症状の一つである社会および光遺伝学を用いて錐体細胞、PV

室傍核回路の機能異常を見出し、同回行動の異常を改善させる可能性が示および SST のダイナミックを検証し路を光遺伝学的手法によって操作するされたといえます。そこで本研究でます。これらのデータを基に、理論生ことで社会行動が改善することを明ら

は、さまざまな精神疾患においても治物学を用いた解析を行い、前頭前野局

かにしました（Yamamuro et al. Nat

療への応用が注目されおり、本邦にお所回路に潜在する神経活動パターン

Neurosci, 2020）。自閉スペクトラム症

いてうつ病に保険適応がある反復経を抽出する機械学習法を開発し、ニュの治療法としては、さまざまな心理社

頭蓋刺激療法（rTMS）に着目をしていーロモデュレーションによる前頭前会的介入に加え、易刺激性に対して保ます。しかし、その作用機序は明らか野の影響を多面的に明らかにしたい

険適用のリスペリドンやアリピプラになっておりません。マウスにおいてと考えています。

1. Norman K, Riceberg J, Koike H, Bateh J, Lopez S, Caro K, Kato D, Liang A, Yamamuro K, Flanigan M, Kam K, Nabel E, Brady D, Cho
C, Sadahiro M, Yoshitake K, Maccario P, Demars M, Waltrip L, Varga A, Russo S, Baxter M, Shapiro M, Rudebeck P, Morishita H*. Posterror Recruitment of Frontal-Sensory Cortical Projections Promotes Attention in Mice. Neuron 109.1202-1213. 2021
2. Yamamuro K, Bics LK, Leventhal M, Kato D, Im S, Flanigan M, Garkun Y, norman K, Caro K, Sadahiro M, Kullander K, Akbarian S,
Russo S, Morishita H*. Prefrontal circuitry in control of paraventricular thalamus requires juvenile social experience to establish adultsociability. Nature neuroscience 23. 1240-1252. 2020
3. Bics L, Yamamuro K, Flanigan M, Kim J, Kato D, Lucas E, Koike H, Peng M, Brady D, Chandrasekaran S, Norman K, Smith M, Clem
R, Russo S, Akbarian S, Morishita H*. Prefrontal parvalbumin Interneurons require juvenile social experience to establish adult social
behavior. Nature communications 11.1003. 2020
4. Schrode N, Ho S, Yamamuro K, Dobbyn A, Huckins L, Rodriguez-Matos M, Cheng E, Deans M, Flaherty E, Barretto N, Topol A,
Abadali S, Singh V, Girish D, Aronow B, Hoffman G, Stahl E, Morishita H, Sklar P, Brennand K*. Synergistic effects of common
schizophrenia risk variants. Nature genetics 51.1475-1485. 20195. Kana V, Desland F, Casanove-Acebes M, Avata P, Badimon A, Nabe E, Yamamuro K, Sneeboer M, Tan I, Flanigan M, Rose S, Chang C,
Leader A, Bouris H, Sweet E, Tung N, Wroblewska A, Lavin Y, See P, Baccarini A, Ginhoux F, Chitu V, Stanley E, Russo S, Yue Z,
Brown B, Joyner A, Witte L, Morishita H, Schaefer A, Merad M*. Disruption of the CSF-1-CSF-1R axis alters cerebellar microglia and isassociated with motor and social interaction defects. Journal of experimental medicine 216. 2265-2281. 2019
26

A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

炎症病態により誘導される
回路再編メカニズムと遺伝学的制御
研究代表者

下條 雅文
量子科学技術研究開発機構・量子医科学研究所

神経系の発達や脳機能回復の際にューロン障害の間には密接な関連性た手法により明らかとする事を試み

生じる回路再編には、抑制性ニがある事を示唆する所見として着目ます。また、これら細胞群に対して遺ューロンの活動に応じた情報伝達効

してきました。本研究では、こうした伝学的に介入する事を通じて活動制

率や興奮/抑制バランスの調節が重要

臨界期メカニズムの理解にも通じる御した際に傷ついた回路機能を修復な役割を果たすと考えられています。 抑制性ニューロンとグリア細胞の活できるか検討し、病態制御や生涯可塑

いくつかの神経疾患モデル動物脳に

動相関に着目し、それぞれの細胞活動性誘導に繋がるメカニズム解明を目

おいて、回路の興奮/抑制バランス異が回路病態とどのように関連してい指します。

常が早期から観察される病態としてるのか生体イメージングを基軸とし注目されており、抑制性ニューロン機能障害による病態への寄与が示唆されているものの、その詳細は十分に明らかとされていません。

興奮 ＝ 抑制興奮 > 抑制

我々は、アルツハイマー病の中核病変であるタウ蛋白質の凝集・沈着を呈する認知症モデルマウスを用いて、タウ病変が形成される早期段階から大脳皮質や海馬における抑制性ニュ

グリア細胞

炎症性グリアーロン障害と回路 E/I バランス異常が生じている事を報告しました(Shimojo et al. (2020) J Neurosci)。また、興味深い事に、同モデルマウス脳

タウ凝集物

抑制性ニューロン

抑制性ニューロン

では同時期に顕著な神経炎症が生じている事も見出しており(Maeda et al

興奮性ニューロン

興奮性ニューロン(2021) Brain Commun)、タウ病変形成に伴う炎症性グリア細胞と抑制性ニ

病態の進⾏度

1. Shimojo M*, Ono M, Takuwa H, Mimura K, Nagai Y, Fujinaga M, Kikuchi T, Okada M, Seki C, Tokunaga M, Maeda J, Takado Y,
Takahashi M, Minamihisamatsu T, Zhang MR, Tomita Y, Suzuki N, Maximov A, Suhara T, Minamimoto T, Sahara N, Higuchi M*. A
genetically targeted reporter for PET imaging of deep neuronal circuits in mammalian brains. EMBO J. 2021 Nov 15;40(22):e107757.
2. Maeda J, Minamihisamatsu T, Shimojo M, Zhou X, Ono M, Matsuba Y, Ji B, Ishii H, Ogawa M, Akatsu H, Kaneda D, Hashizume Y,
Robinson JL, Lee VM, Saito T, Saido TC, Trojanowski JQ, Zhang MR, Suhara T, Higuchi M, Sahara N*. Distinct microglial response
against Alzheimer's amyloid and tau pathologies characterized by P2Y12 receptor. Brain Commun. 2021 Jan 29;3(1):fcab011.
3. Shimojo M, Takuwa H, Takado Y, Tokunaga M, Tsukamoto S, Minatohara K, Ono M, Seki C, Maeda J, Urushihata T, Minamihisamatsu
T, Aoki I, Kawamura K, Zhang MR, Suhara T, Sahara N, Higuchi M*. Selective Disruption of Inhibitory Synapses Leading to NeuronalHyperexcitability at an Early Stage of Tau Pathogenesis in a Mouse Model. J Neurosci. 2020 Apr 22;40(17):3491-3501.
4. Shimojo M, Madara J, Pankow S, Liu X, Yates J 3rd, Südhof TC, Maximov A*. Synaptotagmin-11 mediates a vesicle trafficking pathwaythat is essential for development and synaptic plasticity. Genes Dev. 2019 Mar 1;33(5-6):365-376.
5. Shimojo M, Courchet J, Pieraut S, Torabi-Rander N, Sando R 3rd, Polleux F, Maximov A*. SNAREs Controlling Vesicular Release of
BDNF and Development of Callosal Axons. Cell Rep. 2015 May 19;11(7):1054-66.
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A02

臨界期の操作・再開と脳傷害後の臨界期のメカニズム

免疫系の若返りによる脳可塑的変化の誘導
研究代表者

村松 里衣子
国立精神・神経医療研究センター神経研究所

種々の疾患に罹患し脳と脊髄から機能に与える作用の差を見出します。 能へ介入できるか検討します。これらなる中枢神経系が損傷される

また、その差をもたらす免疫系細胞のを通して、老化した免疫系を分子的にと、損傷部ではしばしば血管系の傷害

種類および分子的な差を探索し、老化若返らせることで、病態における神経が観察されます。血管障害により、血に伴う免疫細胞の機能を人為的に制機能の可塑的変化が誘導される可能

液脳関門による強固なバリア機能が御することで、アルツハイマー型認知性を探求します。

破綻すると、血中因子や免疫系細胞な症モデルマウスで認められる神経機ど循環する細胞が脳や脊髄の実質へ流入しやすくなります。流入する因子
や細胞は脳内の細胞に直接作用することで、神経系の様々な機能を調節する働きがあると知られています。一方、血中因子の組成や循環系細胞の機能は、加齢に伴い変化します。特に循環系の免疫系細胞が老化すると、獲得免疫応答能の低下や免疫性素因・自己免疫リストが増大するなど細胞機能が顕著に変化すると知られています。さらに、老齢個体では、脳の血管のバリア機能も低下します。これらのことから、老齢では、脳機能が脳の外部環境の影響を受けやすい状態になっていると予想されます。本課題では
特に免疫系細胞の老化による分子・機能変化に着目し、免疫老化が神経機能を調節するメカニズムを探求します。特にアルツハイマー型認知症モデ
ルマウスを用いて、老齢免疫系細胞と若齢免疫細胞の移植実験を行い、神経

1. Ito M, Muramatsu R, Kato Y, Sharma B, Uyeda A, Tanabe S, Fujimura H, Kidoya H, Takakura N, Kawahara Y, Takao M, Mochizuki H,
Fukamizu A, Yamashita T. Age-dependent decline in remyelination capacity is mediated by apelin–APJ signaling. Nature Aging 1, 284–
294 (2021).
2. Hamaguchi M, Muramatsu R, Fujimura H, Mochizuki H, Kataoka H, Yamashita T. Circulating transforming growth factor-beta1
facilitates remyelination in the adult central nervous system. eLife. 8:e41869 (2019).
3. Kuroda M, Muramatsu R, Maedera N, Koyama Y, Hamaguchi M, Fujimura H, Yoshida M, Konishi M, Itoh N, Mochizuki H, Yamashita T.
Peripherally derived FGF21 promotes remyelination in the central nervous system. The Journal of Clinical Investigation. 127, 3496–3509(2017).
4. Muramatsu R, Takahashi C, Miyake S, Fujimura H, Mochizuki H, Yamashita T. Angiogenesis induced by CNS inflammation promotes
neuronal remodeling through vessel-derived prostacyclin. Nature Medicine. 18, 1658–1664 (2012).
5. Muramatsu R, Kubo T, Mori M, Nakamura Y, Fujita Y, Akutsu T, Okuno T, Taniguchi J, Kumanogoh A, Yoshida M, Mochizuki H,
Kuwabara S, Yamashita T. RGMa modulates T cell responses and is involved in autoimmune encephalomyelitis. Nature Medicine. 17,
488–494 (2011).
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最近のアウトリーチ活動
A02計画研究班の牛場潤一班員が2021年11月4日にNHK BSにて放送された「ヒューマニエンス『"潜在能力" やわらかさという"脳力"』」に出演し、「念ずることで、モニター上の尻尾を動かす」という実験と、「ブレイン・マシン・イン
ターフェイス（BMI）を用いたリハビリテーション」について解説しました。

A02 脳卒中後の機能回復臨界期における神経回路操作
慶應義塾大学・理工学部

牛場 潤一

ブレイン・マシン・インターフェース（Brain-Machine

も NHK アーカイブスを通じて当時の映像が視聴できますInterface, 以後 BMI）は、脳と機械を機能的に連携連動させし、クローズアップ現代＋については、番組の内容を詳しる実時間計算機構の総称です。脳活動に応答するロボット

くテキストに書き起こしたものが、NHK の公式ウェブサ

や、特定の神経線維や脳領域に電気的、力学的刺激を送達

イトに掲載されていますので、ぜひご笑覧ください。

する技術を組み合わせて「Brain in the Loop」（システムの今回の放送では、学術論文ではなかなか表現できない、患なかに脳を組み込むこと）を形成すると、脳内回路を組み者さんの気持ちや期待の声を取り上げていただいたほか、替えていくことが可能になります。このような「可塑性の回復機転に関する CG 表現や平易な言語化など、アウトリ

外的操作技術」は、体内に BMI デバイスを埋植する侵襲系ーチに大切な工夫が散りばめられており、私自身、大変勉強においても、ウェアラブル BMI デバイスを使った非侵襲になりました。スタジオで BMI に挑戦した織田裕二さん

系においても、科学的深化と臨床応用の両面で急速な発展

が、「科学の発展に私たち市民も適応していきながら、一緒を遂げています。たとえば、皆さんもよくご存知の神経科に豊かな社会を作っていけたらいいんじゃないか」という学の教科書「Principles of Neural Science」は、今年 2021 年

趣旨の、とても建設的で前向きな意見を述べられたことがに第 6 版が出版されましたが、この中で初めて BMI の章

印象に残っています。ややもすると得体の知れない技術とが登場しました。また、脳卒中に関する国内最大規模の学して怖がられがちな BMI を、どのように育て、社会実装し会である日本脳卒中学会から、5 年に 1 度の改訂として「日ていけばよいか、大切なヒントをいただいた気がします。

本脳卒中治療ガイドライン 2021」が刊行されましたが、こ本学術変革領域では、可塑性誘導に関する骨太なサイエの中の「亜急性期以降の上肢機能障害に対する治療」の章

ンスの創出とともに、社会への架け橋の構築を大切にしてに、BMI 訓練の有効性が初収載されました。

いきながら、一歩一歩、研究を進めていきたいと思います。

BMI はこのような学術的進展とともに、社会における認知度も高まっているようです。医療応用については、NHK「クローズアップ現代＋ ＜麻痺（まひ）した手が動いた
ハビリと脳科学リ

最前線＞」（2021 年 5 月 25 日（火）午後

参考リンク
NHK BS ヒューマニエンス（2021 年 11 月 4 日）「"潜在能力" やわらかさという"脳力"」10 時 00 分〜10 時 25 分）で詳しく取り上げていただき、大https://www.nhk.jp/p/ts/X4VK5R2LR1/episode/te/7WQ

きな反響をいただきました。また、脳の可塑性研究に BMI

3L3YYL3/

をツールとして用いるという観点からは、NHK BS4K「ヒNHK クローズアップ現代＋（2021 年 5 月 25 日）

ューマニエンス 40 億年のたくらみ ＜"潜在能力" やわらか

「麻痺（まひ）した手が動いた リハビリと脳科学 最前線」

さという"脳力"＞」（2021 年 11 月 4 日（木）午後 8 時 00 分

https://www.nhk.or.jp/gendai/articles/4548/index.html〜9 時 00 分）で詳しく取り上げていただきました。どちらNHKクローズアップ現代＋公式ウェブサイト
（https://www.nhk.or.jp/gendai/articles/4548/index.html）より引用

NHKクローズアップ現代＋公式ウェブサイト
（https://www.nhk.or.jp/gendai/articles/4548/index.html）より引用

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活動報告
2021年12月15日（水）から 12月18日（土）にかけて、「次世代脳」プロジェクトが主催する「冬のシンポジウム2021」が開催されました。「次世代脳」プロジェクトは、新学術領域研究「包括型脳科学研究推進支援ネットワーク」から発出した脳科学関連のコミュニティです。そのなかで私たち臨界期生物学領域は、グリアデコード領域との合同シンポジウムを15日に開催いたしました。当日のプログラムと、班員による参加記を掲載します。

［グリアデコード］［臨界期生物学］

グリアとニューロン：機能調節とその可塑性
12 月 15 日 ( 水 ) 13:00 - 17:35■岡部 繁男【東京大学】■狩野 方伸【東京大学】
神経系は、生後発達期や傷害後回復期という特定の時期に受けた刺激の影響によって、その機能を大きく変容させることが知られている。また、神経系は神経細胞のネットワークと、それと密接に相互作用するグリア細胞群によって、多様な機能を発現することが知られている。神経細胞とグリア細胞が有する時間的・空間的なスケールの異なる情報とその相互作用を読み解き、脳の機構を生物学的に解明することは、柔軟で適応的なシステムとは何かを深く本質的に理解することであり、発達障害や精神神経系疾患の診断や治療の開発への貢献も期待されるところである。本ワークショップは、令和２年度に新たに発足した学術変革領域「グリアデコード」と「臨界期生物学」
から全８名の若手スピーカーを集め、機能調節と可塑性の機構理解に向けたそれぞれのアプローチや現状を報告し合い、学問領域の変革につながるビジョンのあり方について議論する。

＜タイムテーブル＞
13:00 〜 13:05

はじめに
岡部 繁男（東京大学 / グリアデコード）

13:05 〜 13:35

海馬新生ニューロン貪食におけるミクログリア突起のユニークな役割
亀井 亮佑（東京大学 / グリアデコード）

13:35 〜 14:05

ミクログリアによるシナプス貪食機構の解明
安藤 めぐみ（東京大学 / グリアデコード）

14:05 〜 14:35

グリア細胞のシグナル伝達分子活性の可視化
幸長 弘子（京都大学 / グリアデコード）

14:35 〜 15:05

局所脳血流の光操作技術の開発
阿部 欣史（慶應義塾大学 / グリアデコード）

15:05 〜 15:20

休 憩

15:20 〜 15:50

視床体性感覚野におけるシナプス前機構の発達過程
緑川 光春（東京女子医科大学 / 臨界期生物学）

15:50 〜 16:20

The role of interpersonal synchrony in a dyadic interaction
Jessica Tan（東京大学 / 臨界期生物学）

16:20 〜 16:50

中枢神経障害後の AMPA 受容体発現変化と機能代償
阿部 弘基（横浜市立大学 / 臨界期生物学）

16:50 〜 17:20

臨界期の E-I balance 下ネットワークにおける情報処理
金丸 隆志（工学院大学 / 臨界期生物学）

17:20 〜 17:35

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総合討論

「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム 2021 に参加して名古屋大学大学院医学系研究科分子細胞学
竹田 育子
令和3年12月15日に開催された「次世代脳」プロ
ジェクト冬のシンポジウム2021、グリアとニュー
ロン：機能調節とその可塑性に参加いたしました。オンライン開催ではありましたが、尽きない
質問と演者の方の回答に皆様の熱気を感じました。更にそれぞれの領域からの視点を変えた質問に刺激を受けた1日でした。
これまで私はグリア細胞の一種であるアストロサ
イトの活動制御による慢性疼痛関連回路再編成の研究を行ってまいりました。そして学術変革領域
研究ではミクログリアと異種感覚の可塑性における神経回路編成について検討していきます。そのため今回のグリアデコードと臨界期生物学の共同開催で、臨界期生物学からの講演だけでなく、グリア細胞の神経回路への影響についても興味深く拝聴させていただきました。グリア細胞における特異的なプレシナプスへの修飾やグリア細胞の細部に及ぶ分子活動の可視化など、本シンポジウム
で各先生方に紹介いただいた技術は自分の研究に応用できるか、そこから何が自分は明らかにできるのかと考えながら学ぶことができました。そしてこの受けた刺激から自分の実験方法や神経回路
活動の特徴抽出法に磨きをかけ、自分のテーマである異種感覚の可塑性における神経回路編成の一端を明らかにできればと感じたシンポジウムでした。今後は演者の皆様のように聴講いただいている方に影響が与えられるよう頑張る所存です。よろしくお願い申し上げます。

次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム 2021 参加記

国立遺伝学研究所 神経回路構築研究室
中川 直樹
令和3年12月15日、次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2021において、学術変革領域（A）「臨界期生物学」と「グリアデコード」の合同ワ
ークショップが行われました。「グリアとニュー
ロン：機能調節とその可塑性」と題したこの企画
では、異なる着眼点で脳機能調節と可塑性の機構理解を目指す2領域から若手研究者8名が登壇し、最新の知見が紹介されました。発表後は活発な議論が行われ、オンライン開催にもかかわらずモニ
ター越しに熱気が伝わってきました。
「グリアデコード」からは、ミクログリアによる貪食過程およびアストロサイト細胞内シグナル伝
達過程の先端的なin vivo・in vitroイメージングや、脳血流の光操作と神経活動・行動に果たす役
割について講演がありました。「臨界期生物学」
からは、多重細胞標識と電気生理学を駆使したシ
ナプス刈込み過程の解析、二者相互作用の神経機構に迫る実験系、脳損傷後に生じる機能代償の薬剤による促進機序とヒトへの応用、臨界期の大脳皮質情報処理の数理モデルが紹介されました。どの研究からも、工夫を凝らしたオリジナリティ溢れるアプローチに光るものが感じられました。新
しいものを見るためには、既存とは異なる視点が必要だということを強く実感した午後でした。
私自身は、生後の臨界期に生じる神経回路再編の分子・細胞メカニズム解明を目指して、マウス体性感
覚神経回路をモデルとして研究を行っています。特に、神経活動依存的な樹状突起リモデリングに着目しています。樹状突起リモデリングは神経回路の構造変化を促し回路再編の大きな駆動力となります
が、神経細胞が、受けた神経入力を樹状突起形態変化へと変換する細胞内メカニズムには不明な点が多く残っています。私はこの課題に、オルガネラの細胞内動態という視点からアプローチすることを計画しています。自分の研究のオリジナリティはどこにあるかを常に自問しながら、本領域の発展に貢献できるように努力したいと考えております。どうぞよ
ろしくお願いいたします。

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文部科学省 科学研究費補助金 学術変革領域研究(A)（令和2-6年度）

脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーiPlasticityー臨界期機構の解明と操作（臨界期生物学）
領域代表者

狩野 方伸

〒113-0033 東京都文京区本郷7-3-1
東京大学大学院医学系研究科神経生理学分野内
学術変革（A)「臨界期生物学」総括班事務局
rinkaiki@m.u-tokyo.ac.jp
TEL: 03-5841-3538
http://iplasticity.umin.jp/
編集人 金丸 隆志
発行人 狩野 方伸
2022年1月発行

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