開催予定セミナー

<過去に開催されたセミナー>

平成30年度

題目 How to Construct and Deconstruct Synapses
講師 柚﨑 通介先生
慶應義塾大学医学部生理学・教授
日時 平成31年1月25日(金) 17:00-18:30
場所 環境医学研究所 南館大会議室(東山)
要旨 ヒトのあらゆる精神現象は神経細胞と神経細胞の間をつなぐシナプスが鍵を握る。 精神神経疾患や発達障害はシナプス異常に起因するSynaptopathyであると考えられつつある。 神経活動に応じてAMPA型グルタミン酸受容体の数が変化することによって、シナプス伝達効率が長期的に変化するLTP/LTDが起きる。 さらに、シナプス形成・除去分子群によって、より長期的に持続する構造的な変化に至る。 しかし、個体レベルにおける学習や行動の変化が、個々のシナプスにおける機能的・構造的可塑性によってどのように担われているのか については未解明な点が多い。本講演ではこの研究分野の現状を概説し、私たちが開発している幾つかの人為的なシナプス制御ツールについて 紹介して議論したい。

参考文献

LTP/LTD:
1. Huganir RL, Nicoll RA. AMPARs and synaptic plasticity: the last 25 years. Neuron 80:704-17, 2013.
2. Kakegawa W, Kato A, Narumi S, Miura E, Motohashi J, Takahashi A, Kohda K, Fukazawa Y, Yuzaki M*, Matsuda S. Optogenetic control of synaptic AMPA receptor endocytosis reveals roles of LTD in motor learning. Neuron 99:985-998, 2018.

シナプス形成分子:
3. Yuzaki M. Two Classes of Secreted Synaptic Organizers in the Central Nervous System. Annu Rev Physiol 80:243-262, 2018.
4. Yuzaki M. The C1q complement family of synaptic organizers: not just complementary. Curr Opin Neurobiol 45:9-15, 2017.
(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in English.

題目 脳視床下部によるマウス日内休眠の制御 / マウス成体脳における細胞種特異的な遺伝子編集
講師 山口 裕嗣先生
スタンフォード大学医学部 博士研究員
日時 平成30年12月3日(月) 17:00-18:30
場所 環境医学研究所 南館大会議室(東山)
要旨 動物が示す能動的な低体温・低代謝状態をtorpor (休眠)といい、冬季にtorporに入ることを冬眠という。 torporは鳥類、げっ歯類、霊長類を含めた恒温動物で幅広く保存された行動であるが、どのようにして動物がtorporに入るのかそのメカニズムは不明である。 一方、モデル生物として広く用いられるC57BL/6マウスを寒冷環境で絶食させるとdaily torpor (日内休眠)と呼ばれる一時的なtorpor状態に入る。 本セミナーでは、C57BL/6マウスにおいてdaily torporを制御する脳視床下部の神経回路に関する我々の新しいデータを紹介する。 また本セミナーでは我々が立ち上げたCRISPR/Cas9システムを利用してマウス成体脳で細胞種特異的に任意の遺伝子を効率よくノックアウトする技術についても紹介する。

参考文献
Yamaguchi H., Hopf W, Li S, de Lecea L. In vivo cell type-specific CRISPR knockdown of dopamine beta-hydroxylase reduces locus coeruleus evoked wakefulness. Nature Communications: in press, 2018
(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in Japanese.

題目 Cortical state control of visual perception
講師 Bilal Haider, PhD
Assistant Professor, Biomedical Engineering, Georgia Tech & Emory University
日時 平成30年7月30日(月)15:00-16:30
場所 名古屋大学 環境医学研究所 南館大会議室(東山)
要旨 Many factors modulate the state of cortical activity, but the importance of cortical states for sensory perception remains debated. We trained mice to detect spatially localized visual stimuli, and simultaneously measured local field potentials and excitatory and inhibitory neuron populations across layers of primary visual cortex (V1). Cortical states with low firing rates and correlations between excitatory neurons, and reduced oscillatory activity in Layer 4, accurately predicted single trials of visual spatial detection behavior. Our results show that cortical states exert strong effects at the initial stage of cortical processing in V1, and play a decisive role for visual spatial behavior in mice.

参考文献
1.Haider, Schulz, Hausser, Carandini. Millisecond coupling of local field potentials to synaptic currents in the awake visual cortex. Neuron, 2016.
2.Speed, Del Rosario, Burgess, Haider. Cortical states control visual spatial perception. bioRxiv, 2018. doi: https://doi.org/10.1101/316398
(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in English.

題目 Cortical nNOS/NK1R Neurons: Orchestrators of EEG Slow Wave Activity?
講師 Thomas S Kilduff, PhD
Center Director, Center for Neuroscience, SRI International
日時 平成30年7月30日(月)13:30-15:00
場所 名古屋大学 環境医学研究所 南館大会議室(東山)
要旨 Cortical nNOS neurons are a rare and unique GABAergic cells that also express Somatostatin and NPY. These cells are characterized as either Type I or Type II based on soma size, shape and intensity of staining for nNOS and NADPH diaphorase. The larger, more intensely staining Type I neurons comprise about 7% of the nNOS population, express NK1R, and are intracortical projection neurons rather than local circuit neurons: the presence of nNOS has been demonstrated in long range-projecting GABAergic neurons in mice, cats, and monkeys. RNAseq studies have noted the unique molecular signature of these cells; a recent paper compared 3 cortical interneuron RNAseq studies and concluded that nNOS/NK1R neurons are the most distinct and replicable interneuron type in the mouse cortex. In studies in three different species, we have found that, in contrast to other cortical neurons, cortical nNOS/NK1R cells are sleep-active: they accumulate c-FOS during sleep but not during wake. Moreover, the proportion of Fos+/nNOS neurons is proportional to prior wake duration; thus, these cells seem to track the homeostatic sleep drive that accumulates during wakefulness. nNOS knockout mice have disrupted sleep and are objectively “sleepier” yet fail to respond to a sleep debt with an increase in EEG slow wave activity (SWA). Despite this impairment in sleep homeostasis, cortical NK1R neurons in nNOS KO mice accumulate c-FOS in proportion to time kept awake, which suggests that it is the neural circuit in which these cells are located rather than the presence of nNOS per se that is important for activation/Fos accumulation of these cells during sleep. Consequently, we have proposed that cortical nNOS/NK1R neurons are critical for orchestrating EEG SWA during sleep through their widespread intracortical projections and the release of GABA, somatostatin, NPY and/or NO. I will discuss our recent observations on afferent input to these cells by acetylcholine, hypocretin and adenosine. We propose that cortical nNOS/NK1R neurons may be part of the long-sought neuroanatomical pathway underlying the sleep-dependent “Process S” and may provide insight into the neural circuitry underlying homeostatic sleep regulation.

参考文献
1.Kilduff TS, Cauli B, Gerashchenko D (2011). Trends in Neurosciences 34(1):10-19.
2.Morairty SR, Dittrich L, Pasumarthi RK, Valladao D, Heiss JE, Gerashchenko D, Kilduff TS (2013). Proc Natl Acad Sci USA 110:20,272-20,777.
3 Williams RH, Vazquez-DeRose J, Thomas AM, Piquet J, Cauli B, Kilduff TS (2018). Cerebral Cortex 28(6):1959-1979.
4.Williams RH, Black SW, Thomas AM, Piquet J, Cauli B, Kilduff TS (2018). Cerebral Cortex . Feb 16. doi: 10.1093/cercor/bhy015.
(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in English.

題目 記憶の物理化学的実体
講師 井ノ口 馨先生
富山大学大学院医学薬学研究部(医学)生化学講座・教授
日時 平成30年6月29日(金) 17:00-18:30
場所 環境医学研究所 南館大会議室(東山)
要旨 経験時に活動した特定の神経細胞集団(記憶エングラム)として記憶は符号化され、何らかのきっかけでその記憶エングラムが再び活動するとその記憶が想起されます。 私たちはここ数年、記憶の連合(関連づけ)のメカニズムの解明に取り組んできました。ヒトは脳に蓄えられているさまざまな記憶情報を関連づけていくと同時に、 それぞれの記憶が混同しないメカニズムを保ちながら、一つ一つの記憶から知識や概念を形成していきます。 私たちは、記憶の連合は記憶エングラム細胞の共有化が担っていること(Yokose et al, Science, 2017)、記憶のアイデンティティは二つの記憶に共有されている エングラム細胞上に存在する異なるシナプスが担っていること(Abdou et al, Science, 2018)を明らかにしました。

参考文献
1. Abdou et al. (2018) Synapse-specific representation of the identity of overlapping memory engrams. Science,360,1227-1231.
2. Yokose et al. (2017) Overlapping memory trace indispensable for linking, but not recalling, individual memories. Science, 355, 398-403.

(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in Japanese.

題目 霊長類脳への遺伝子導入手法の進展と応用
講師 高田 昌彦先生
京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野・教授
日時 平成30年4月27日(金) 17:00-18:30
場所 環境医学研究所 北館セミナー室(東山)
要旨 本セミナーでは、我々が開発を手がけてきた、ウイルスベクターによる霊長類脳への遺伝子導入技術を用いた先端的研究手法について概説したい。 まず、アデノ随伴ウイルスやレンチウイルスに由来する組換え体ウイルスベクターを直接脳部位に注入して外来遺伝子を導入する技術を紹介する。 本技術は、光・化学遺伝学と組み合わせることによって様々な遺伝子改変モデルの作出に寄与する。また、逆行性感染型レンチウイルスベクターは 神経路選択的遺伝子操作に欠かせない。次に、最近開発に成功した新規アデノ随伴ウイルスベクターの血管内投与による全脳レベルでの遺伝子導入技術を紹介する。 最後に、逆行性越シナプス的感染能を持つ狂犬病ウイルスベクターを用いた多シナプス性神経回路トレーシングについても言及したい。

参考文献
1.Inoue K, Koketsu D, Kato S, Kobayashi K, Nambu A, Takada M (2012) Immunotoxin-mediated tract targeting in the primate brain: selective elimination of the cortico-subthalamic “hyperdirect” pathway. PLoS ONE 7:e39149.
2.Inoue K, Takada M, Matsumoto M (2015) Neuronal and behavioral modulations by pathway-selective optogenetic stimulation of the primate oculomotor system. Nat Commun 6:8378.
3.Nagai Y, Kikuchi E, Lerchner W, Inoue K, Ji B, Eldridge MAG, Kaneko H, Kimura Y, Oh-Nishi A, Hori Y, Kato Y, Hirabayashi T, Fujimoto A, Kumata K, Zhang M-R, Aoki I, Suhara T, Higuchi M, Takada M, Richmond BJ, Minamimoto T (2016) PET imaging-guided chemogenetic silencing reveals a critical role of primate rostromedial caudate in reward evaluation. Nat Commun 7:13605.

(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in Japanese.

題目 海馬の神経回路における情報処理機構
講師 水関 健司先生
大阪市立大学大学院医学研究科神経生理学教室・教授
日時 平成30年4月13日 (金) 17:00-18:30
場所 環境医学研究所 北館セミナー室(東山)
要旨 海馬と嗅内皮質はナビゲーションやエピソード記憶に重要である。私達は自由行動中のラットに多点同時記録法を用いて、 海馬と嗅内皮質から同時に100個程度の神経細胞の活動を測定した。 そして、課題行動中や記憶固定に重要と考えられている睡眠中にどのように情報が処理されるかを、神経発火の同期性、 脳領域をまたいだ神経活動の伝搬、海馬内・外からの入力の相対的な強度などの観点から調べた。 その結果、海馬・嗅内皮質の神経回路における情報処理の様式は、脳状態によってダイナミックに変化することが明らかとなった。 海馬の経路特異的な情報処理機構を明らかにするために、光遺伝学と大規模記録を組み合わせて行っている研究に関しても紹介する。

参考文献:
1.Mizuseki,K., and Miyawaki,H. (2017). Hippocampal information processing across sleep/wake cycles. Neurosci. Res. 118, 30-47.
2.Mizuseki,K. and Buzsaki,G. (2013). Preconfigured, skewed distribution of firing rates in the hippocampus and entorhinal cortex. Cell Rep. 4, 1010-1021.
3.Mizuseki,K., Diba,K., Pastalkova,E., and Buzsaki,G. (2011). Hippocampal CA1 pyramidal cells form functionally distinct sublayers. Nat. Neurosci. 14, 1174-1181.
4.Mizuseki,K., Sirota,A., Pastalkova,E., and Buzsaki,G. (2009). Theta oscillations provide temporal windows for local circuit computation in the entorhinal-hippocampal loop. Neuron 64, 267-280.

(医学系大学院 基盤医学特論を兼ねています)
Lecture in Japanese.




<過去に開催されたセミナー>