MF研究者総覧

Researcher Database

Advance
Researchers' Page on researchmap
Last Updated :2024/07/25

Researcher Profile and Settings

Master

Affiliation (Master)

  • Faculty of Medicine　Physiological Science　Anatomy

Affiliation (Master)

  • Faculty of Medicine　Physiological Science　Anatomy

researchmap

Profile and Settings

Degree

  • M.D., Ph.D.（1996/06）

Profile and Settings

  • Name (Japanese)

    Fujiyama

  • Name (Kana)

    Fumino

  • Name

    200901090741896904

Achievement

Research Interests

  • electron microscopy   striatum   neuroanatomy   Parkinson's disease   basal ganglia   適応回路シフト   解剖学   神経科学   シグナル伝達   シナプス   線条体   大脳基底核   脳神経疾患   脳・神経   パーキンソン病   ハンチントン病   視床   ウイルス   黒質   大脳皮質   ドーパミン   免疫組織化学   GABA   シングルニューロンレース   VGluT   免疫電顕   シナプス小胞性トランスポーター   グルタミン酸   パッチ・マトリックス   投射ニューロン   ウィルスベクター   中枢神経系   トランスジェニックマウス   インターニューロン   ゴルジ染色様標識   局所神経回路   

Research Areas

  • Life sciences / Neuroanatomy and physiology

Research Experience

  • 2020/04 - Today Hokkaido University Laboratory of Histology and Cytology, Faculty of Medicine Professor
  • 1992/12 - Today The Japanese Society of Internal Medicine Fellow
  • 1992/07 - Today Japanese Society of Neurology Fellow
  • 2015/04 - 2020/03 Systems Neuroscience Center of Doshisha University Director of System Neuroscience Center
  • 2012/04 - 2020/03 Doshisha university Graduate school of Brain science Professor
  • 2007 - 2012/03 Kyoto University
  • 2005 - 2006 Kyoto University
  • 2004 - 2004 Kyoto University
  • 2000 - 2003 Kyoto University
  • 1999 - 2000 米国テネシー州立テネシー大学 Assistant Professor
  • 1997 - 1998 英国オックスフォード大学 ポスドク（文科省在外派遣）

Committee Memberships

  • 2023 - Today   European Journal of Neuroscience   Section Editor
  • 2021 -2023   The Japanese Association of Anatomists   Committee on Diversity and Inclusion (Chairman)

Published Papers

MISC

Books etc

  • 標準生理学（第10版）
    大森治紀, 伊佐正, 他 (Contributor)
    医学書院 2024
  • Kandel, Eric R., Koester, John, Mack, Sarah, Siegelbaum, Steven, 宮下, 保司, 岡野, 栄之, 神谷, 之康, 合田, 裕紀子, 加藤, 総夫(医学), 藤田, 一郎, 伊佐, 正, 定藤, 規弘, 大隅, 典子, 井ノ口, 馨, 笠井, 清登 (第4章日本語訳)
    メディカル・サイエンス・インターナショナル 2022/09 (ISBN: 9784815730550) xlviii, 1653p
  • Clinical Neuroscience 39(8), 2021
    (Joint work意思決定の神経回路, 952-955)
    中外医学社 2021/08
  • 苅部, 冬紀, 高橋, 晋, 藤山, 文乃, 市川, 眞澄 
    共立出版 2019/07 (ISBN: 9784320057975) x, 151p, 図版 [2] p
  • 河合, 康明, 黒沢, 美枝子, 鯉淵, 典之, 伊佐, 正, 本間, 研一, 大森, 治紀, 大橋, 俊夫 (Contributor第5章F.G)
    医学書院 2019/03 (ISBN: 9784260034296) xxvii, 1172p
  • 脳神経外科医が知っておくべきニューロサイエンスの知識
    監修 橋本信夫, 編集 三國信啓, 深谷親 (Contributor)
    2015
  • Kandel, Eric R., Schwartz, James H. (James Harris), Jessell, Thomas M., Siegelbaum, Steven, Hudspeth, A. James, Mack, Sarah, 金澤, 一郎, 宮下, 保司, 岡野, 栄之, 和田, 圭司, 加藤, 総夫(医学), 入來, 篤史, 藤田, 一郎, 伊佐, 正, 定藤, 規弘, 大隅, 典子, 笠井, 清登 (Joint translation第4章日本語訳)
    メディカル・サイエンス・インターナショナル 2014/04 (ISBN: 9784895927710) xliii, 1649p
  • 本間, 研一, 大森, 治紀, 大橋, 俊夫, 河合, 康明, 黒沢, 美枝子, 鯉淵, 典之, 伊佐, 正, 小澤, 瀞司, 福田, 康一郎 (Contributor第5章F.G)
    医学書院 2014/03 (ISBN: 9784260017817) xxix, 1140p
  • 中枢神経系の構造. カンデル神経科学
    日本語監修, 金澤一郎, 宮下保司 (Joint translation)
    2014
  • 線条体. 脳神経科学イラストレイテッド 改訂第三版
    羊土社 2012
  • 大脳基底核の構造（細胞構築と神経回路） Brain and Nerve
    医学書院 2009
  • 藤山, 文乃, 京都大学大学院医学研究科 
    [藤山文乃] 2008 1冊
  • 脳神経科学イラストレイテッド 改訂第2版
    編集 森寿 (Contributor)
    2006
  • 電子顕微鏡でみるミクロの世界 生物編
    増子貞彦, 藤山文乃, 編集 社団法人日本電子顕微鏡学会 (Joint work黒質分離培養神経シナプス.)
    学際企画 1995
  • 電子顕微鏡でみるミクロの世界
    社団法人日本電子顕微鏡学会 (Contributor)
    1995

Presentations

  • Morphological Reevaluation of Basal Ganglia Network
    Fumino Fujiyama
    Gordon Research Conference, Basal Ganglia  2024/03
  • 大脳基底核の形態学的解析からわかったこと.  [Invited]
    藤山文乃
    第102回北海道医学大会生理系分科会・第102回日本生理学会北海道地方会, 旭川  2022
  • 大脳基底核の形態学的解析.  [Invited]
    藤山文乃
    日本解剖学会 第68回東北・北海道連合支部学術集会, 札幌  2022
  • 大脳基底核回路の再検証.  [Invited]
    藤山文乃
    第39回日本脳神経外科コングレス総会, 横浜  2019
  • 大脳基底核の構造、神経回路と機能.  [Invited]
    藤山文乃
    第124回日本解剖学会総会・全国学術集会, 新潟  2019
  • Neuroanatomical analysis of the rodent basal ganglia network  [Invited]
    Fujiyama F
    13th International Basal Ganglia Society Meeting  2019
  • Basal Ganglia Circuits for Motor and Behavioral, Emotional Performances.  [Invited]
    FUJIYAMA Fumino
    4th Taiwan International Congress of Parkinson’s Disease and Movement Disorders  2018/11
  • 思い通りに動くということ（脳科学の達人）  [Invited]
    藤山文乃
    第41回日本神経科学大会, 神戸  2018
  • 手術に必要な大脳基底核の解剖・生理.  [Invited]
    藤山文乃
    第41回日本てんかん外科学会・第57回日本定位・機能神経外科学会, 奈良  2018
  • Basal Ganglia Circuits for Motor and Behavioral, Emotional Performances  [Invited]
    FUJIYAMA Fumino
    21st International Congress of Parkinson’s Disease and Movement Disorders  2017/06
  • Using a novel PV-Cre rat model to characterize pallidonigral cells and their terminations  [Invited]
    FUJIYAMA Fumino
    12th International Basal Ganglia Society Meeting  2017/03
  • 大脳基底核の構造、神経回路と機能.  [Invited]
    藤山文乃
    第40回日本神経科学大会, 千葉  2017
  • パーキンソン病と機能神経外科生理学的知見再考.  [Invited]
    藤山文乃
    第59回日本脳循環代謝学会学術集会, 徳島  2016
  • パーキンソン病と機能神経外科生理学的知見再考.  [Invited]
    藤山文乃
    第55回日本定位・機能神経外科学会, 仙台  2016
  • Quantitative analyses of the thalamic projections to the striosome and matrix compartments of the rat striatum.  [Invited]
    藤山文乃
    121回日本解剖学会総会・全国学術集会, 福島  2016
  • 大脳基底核を形態学的に再検証する.  [Invited]
    藤山文乃
    第38回日本神経科学大会, 神戸  2015

Association Memberships

  • Society for Neuroscience   JAPANESE SOCIETY OF NEUROLOGY   THE JAPANESE SOCIETY OF INTERNAL MEDICINE   International Basal Ganglia Society   THE JAPAN NEUROSCIENCE SOCIETY   THE JAPANESE ASSOCIATION OF ANATOMISTS   

Research Projects

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2024/04 -2028/03 
    Author : 藤山 文乃
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2023/04 -2028/03 
    Author : 高橋 晋, 藤山 文乃, 苅部 冬紀, 畦地 裕統, 井出 薫
  • 行動選択を担う神経投射の多様性構築メカニズム
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
    Date (from‐to) : 2021/09 -2026/03 
    Author : 藤山 文乃
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2021/09 -2026/03 
    Author : 礒村 宜和, 堀江 健生, 下郡 智美, 藤山 文乃, 佐々木 拓哉, 小林 和人, 郷 康広, 島崎 秀昭
     
    「適応回路センサス」領域では、動物が行動を適応させる脳機能の仕組みを解明するために、神経回路活動の計測操作技術、網羅的な遺伝子発現の解析技術、さらに理論的考証を組み合わせて、新たな視点から適応回路の構築・遷移メカニズムに迫る。総括班の目的は計画研究班や公募研究班の学術交流と連携協力を力強く支援し、次世代の科学を担う若手研究者を育成しつつ、研究成果を国内外に発信して社会にも広く還元することである。 初年度は計画班班員による領域連携体制の構築に集中した。企画運営委員会、研究支援委員会（構造解析、生理解析、行動解析、遺伝子改変、数理・統計各技術班）、遺伝子解析促進委員会（連携解析実施班、連携調整窓口）、若手研究支援委員会、国際活動支援委員会、研究集会委員会、広報委員会、外部評価委員会、事務局を立ち上げた。キックオフシンポジウム、公募説明会、次世代脳シンポジウム、第1回領域会議などを開催し、ホームページを開設した。今後の研究支援活動のためにシングルセル解析用実験装置などを各拠点に取りそろえた。しかしながら、シングルセル解析用セルソーター・ソニーSH800については、新型コロナウイルス感染症パンデミックと世界的な半導体供給不足の影響により納期が大幅に遅延したため、予算を翌年度に繰り越して無事に導入・稼働するに至った。総括班の研究支援により計画班間の連携・共同研究が促進され、公募班の参画を円滑に迎え入れる環境も整えられた。
  • HFSP Research Grant
    HFSP Research Grant
    Date (from‐to) : 2022/12 -2025/12
  • 機能的ドーパミン神経細胞サブセットの解明
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    Date (from‐to) : 2020/04 -2025/03 
    Author : 藤山 文乃, 苅部 冬紀, 高橋 晋, 平井 康治, 和久 剛
  • Understanding episodic memory mechanisms using replay of place cell activity sequences
    Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2019/04 -2024/03 
    Author : 高橋 晋, 藤山 文乃, 苅部 冬紀, 井出 薫
     
    本研究では、動物が道に迷い静止した際に、海馬の場所細胞が移動中の約10倍速の早送りモードで再活性化される「リプレイ」現象に着目し、そのリプレイと、そこで表現されるエピソード記憶の因果関係を解明することを目指す。 本年度は、10倍速の早送りモードで再生される場所細胞活動のリプレイを長期間にわたり確実かつ安定に検出し、そこから目標とするリプレイを選択的に操作するために、場所細胞活動を大規模に記録し、光遺伝学に基づく神経刺激技術を確立した。プロトタイプを作成するためのプリント基板の製作や、3D CAD(Computer Aided Design)による設計と3Dプリンタによる製作工程を活用して、遺伝子改変を比較的容易に行うことができるマウスにも装着可能なマイクロドライブを開発した。更に、遺伝子組み換え技術を活用したCre-LoxP部位特異的組換え法により、抑制性のパルバルブミン(PV)陽性ニューロンに対して特異的にChR2を発現させ、場所細胞の集団活動を抑制により操作する試みを実施した。PV陽性ニューロンに特定的にCre組み換え酵素を発現するラット及びマウスを活用し、PV陽性細胞のみを選択的に光操作する実験を分担研究者の藤山や苅部と共同して実施し、その成果の一部を論文として報告した。目標とするエピソードを表現するリプレイを、リプレイ現象の開始直後に予測することで、そのリプレイを消去あるいは強化することができる。そこで、深層学習法により、動物の移動軌跡を追跡するシステムを確立した。
  • Elucidation of Hypobulia and Possibility of Neurotherapeutic Approach in the Very Elderly
    Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    Date (from‐to) : 2020/07 -2023/03 
    Author : 藤山 文乃, 平井 康治, 苅部 冬紀
  • 加齢と疾患による大脳基底核神経路の変遷と再構成を検証する
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    Date (from‐to) : 2020/04 -2022/03 
    Author : 藤山 文乃
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    Date (from‐to) : 2016/04 -2020/03 
    Author : Takahashi Susumu
     
    We found that theta waves in the hippocampus are deeply involved in memory retrieval related to action plans. Breakthroughs have been made in the development of techniques to manipulate replay phenomena that are reactivated within tens of milliseconds, both in electrophysiological recording methods and in neural stimulation methods using optogenetics. Furthermore, by directly linking these methods in real time, we are developing methods to selectively and real time manipulate the activity of only parvalbumin-positive cells depending on the specific phase of the theta-band LFP. To investigate the retrieval mechanism of episodic memory, we developed a reconfigurable maze and successfully constructed a task to force animals to experience multiple episodes in the same external environment.
  • Investigation of new basal ganglia network
    Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    Date (from‐to) : 2016/04 -2020/03 
    Author : 藤山 文乃, 苅部 冬紀
     
    淡蒼球 (GP: Globus pallidus)は大脳基底核の間接路の中継核である。近年GPにおいて、従来報告されてきた視床下核、脚内核、黒質に投射をする細胞タイプ (Prototypic neuron) とは異なる、線条体のみへ投射をする細胞タイプ (Arkypallidal neuron) が発見された (Fujiyama et al., 2015; Abdi et al., 2015; Dodson et al., 2015)。Arkypallidal neuronの存在は、GPが従来の間接路スキームに則った線条体－GP－脚内核・黒質という単なる一方向の伝達を行っているわけではなく、GP内で計算した情報を線条体にフィードバックしていることを示している。しかしGPの細胞タイプと局所結合の関係は未だ明らかではない。本研究では、この問題を解決するため、GPの局所結合を細胞タイプに分けてその抑制性結合を形態学と電気生理学を用いて調べた。具体的には、Cre-loxPシステムとオプトジェネティクスを組み合わせて、パルブアルブミン(PV)ニューロンを特異的に光刺激によりアクティベートさせ、GPのPVニューロンによるGPニューロンへのGABA-A受容体とGABA-B受容体を介する抑制性シナプス応答を細胞種ごとに明らかにした。GPには、PV発現細胞のほかに、Lhx6もしくはFoxP2を発現する細胞が存在するが、遺伝子組換え動物あるいはウイルスベクターを工夫して組み合わせることで、GP内におけるより詳しい抑制性結合関係を解明しつつあり、この実験経過を国際学会で発表した。これらの研究により投射様式の異なるPrototypic neuronとArkypallidal neuronがどのように情報をやりとりし、大脳基底核間接路の働きを調整しているのかを解明する足がかりになることが期待される。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2015/11 -2019/03 
    Author : Kobayashi Kazuto
     
    Here we applied our new strategy to manipulate specific neural types and pathways and to characterize dynamic changes of the neural circuit and aimed to elucidate the mechanisms underlying the development and transition of neural circuit during learning processes and the functional compensation of the circuit against neural injury. To achieve this purpose, we focused on the basic technology for neural circuit control (A01), development and transition of neural circuit for behavioral control (A02), and its impairment and recovery of the circuit (A03), organized 9 planned members, and further accepted publicly selected groups (35 groups for the first and second stages, respectively). Based on the integrated research activity including research supporting system, we promoted the interaction and collaboration between research groups.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2015/04 -2019/03 
    Author : Matsuda Wakoto
     
    Dopaminergic neurons in the midbrain mediate a variety of brain functions, such as motor control, emotion, and reward. We studied the axonal arborization of ventral tegmental area (VTA) neurons with Sindbis virus vectors that coded membrane-targeted green fluorescent protein (GFP). After the reconstruction of projection axons, some neurons in VTA were observed to project their axons to the limbic cortices. The other neurons sent axons to the olfactory tubercle, accumbens nucleus, and/or caudate-putamen. Many of these neurons were observed to form relatively high-dense bushes in their terminal fields with ambiguous varicosities. Detail morphological images of neurons derived from this new approach are used to elucidate the role of the neurons in the basal ganglia. These results would also contribute to understanding the clinicopathology of Parkinson’s disease and related syndromes.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2014/07 -2019/03 
    Author : Kobayashi Kazuto
     
    Here we applied our new strategy to manipulate specific neural types and pathways and to characterize dynamic changes of the neural circuit and aimed to elucidate the mechanisms underlying the development and transition of neural circuit during learning processes and the functional compensation of the circuit against neural injury. To achieve this purpose, we focused on the basic technology for neural circuit control (A01), development and transition of neural circuit for behavioral control (A02), and its impairment and recovery of the circuit (A03), organized 9 planned members, and further accepted publicly selected groups (35 groups for the first and second stages, respectively). Based on the integrated research activity including research supporting system, we promoted the interaction and collaboration between research groups.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2014/07 -2019/03 
    Author : Fujiyama Fumino, Karube Fuyuki, Takahashi Susumu
     
    Recent studies revealed that region-specific changes in neural activity in basal ganglia during the different phases of skill learning. The neostriatum has a mosaic organization consisting of striosome and matrix compartments. However, clarifying the input/output organization of striatal compartments has been difficult because of its complex structure. We recently demonstrated that the source of thalamostriatal projections are highly organized in striatal compartments. This finding indicated that the functional properties of striatal compartments are influenced by their cortical and thalamic afferents, presumably with different time latencies. In addition, these afferents likely support the unique dynamics of striosome and matrix compartments. In this manuscript, we review the anatomy of basal ganglia networks with regard to striosome/matrix structure. We place specific focus on thalamostriatal projections at the population and single neuron level.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    Date (from‐to) : 2015/04 -2018/03 
    Author : Fujiyama Fumino
     
    In rodents, the dorsolateral striatum regulates voluntary movement by integrating excitatory inputs from the motor-related cerebral cortex and thalamus to produce contingent inhibitory output to other basal ganglia nuclei. Striatal parvalbumin (PV)-producing interneurons receiving this excitatory input then inhibit medium spiny neurons (MSNs) and modify their outputs. Our observations of thalamostriatal and corticostriatal appositions by immunohistochemistry for pathway-specific vesicular glutamate transporters confirmed that thalamic inputs preferentially, and cortical ones less preferentially, made apposition on proximal dendrites of PV neurons. This axodendritic organization suggests that PV neurons produce fast and reliable inhibition of MSNs in response to thalamic inputs and process excitatory inputs from motor cortices locally and plastically, possibly together with other GABAergic and dopaminergic dendritic inputs, to modulate MSN inhibition.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2014/04 -2018/03 
    Author : Karube Fuyuki, FUJIYAMA Fumino
     
    The basal ganglia are important on motor behavior and learning, and also relates to various movement disorders. In this study, we investigated input/output neural circuitry involved in the basal ganglia, cerebral cortex, and thalamus, and found new insights on possible functions of the basal ganglia. On the external segment of globus pallidus (GPe), one of the relay nuclei of the basal ganglia, we found three main cell population distinguished by molecular expression profiles and electrophysiological properties. One type of them massively inhibited dopaminergic neurons in substantia nigra pars compacta, and also was excited by application of Substance P. We also found direct cortical excitation of GPe neurons. In the striatum, we found parvalbumin-expressing interneurons were innervated by both motor thalamic nuclei and motor cortex and the rules of these two excitatory innervation differed from each other.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2013/04 -2016/03 
    Author : Fujiwara-Tsukamoto Yoko, ISOMURA Yoshikazu, FUJIYAMA Fumino
     
    It is said that electrocorticogram (ECoG) reflects the summation of the synchronous activity of post synaptic potentials occured in cortical neurons. However, the generation mehcanisms of ECoG isn't elucidated in detail yet. Since the movement of animals causes the failure of stable whole-cell patch-clamp recordings, the comparison of the fluctuations of membrane potentials with ECoG without anesthesia has been difficult. In this study, we succeeded in stable simultaneous recordings of ECoG and the membrane potentials of pyramidal cells in cortical M1 area or of medium spiny neurons in striatum in awake, task-performing rats. We observed high correlation between membrane potential fluctuations and the wave form of ECoG, and its behavior-related changes were apparent.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    Date (from‐to) : 2013/04 -2016/03 
    Author : Fujiyama Fumino, KARUBE Fuyuki, TAKAHASHI Susumu
     
    A fundamental organizing principle of the striatum is the striosome/matrix system that is defined by inputs/outputs and neurochemical markers. The thalamostriatal projection is highly heterogeneous originating in many subnuclei of the thalamus including the midline (ML) and intralaminar (IL) nuclei. In the striatum, ML neurons preferentially innervated striosomes, whereas parafascicular neurons preferentially innervated the matrix. Almost all single thalamostriatal neurons favoring striosome or matrix compartments also innervated the cerebral cortical area that supplied cortical input to the same striatal compartment. We thus revealed that thalamostriatal projections are highly organized 1) by the similarity in morphological characteristics and 2) their preference for the striatal compartments and cortical areas.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    Date (from‐to) : 2012/04 -2016/03 
    Author : Takahashi Susumu, FUJIYAMA Fumino, SAKURAI Yoshio
     
    We developed a whole brain recording system which can simultaneously record neuronal activity and EEG over several brain regions. Specifically, using 3D printing technology, we tested the performance of the developed system in a rapid prototyping fashion. Consequently, we made an independently movable microdrive which can access not only deep brain areas but also superficial of the cortex. To evaluate the performance of the system, we recorded place-cell activity while the animal paused. Results suggested that the sequential activation of place-cells are replayed about 10 times faster than that during running. We conclude that our developed system can record both neuronal activity and EEG over several brain regions.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    Date (from‐to) : 2010/04 -2016/03 
    Author : Kimura Minoru, Tanji Jun, Takada Masahiko, Nakamura Katsuki, Ohtsuka Toshihisa, Aoki Shigeki, Takao Hidemasa, Shimoji Keigo, Goto Masami, Yoshiura Takashi, Nakata Yasuhiro, Abe Osamu, Masumoto Tomohiko, Tokumaru Aya, Matsumura Akira, Kirino Eiji, Terada Hitoshi, Sato Noriko, Kasai Kiyoto, Hashimoto Ryota, Niwa Shin-ichi, Kato Tadafumi, Suzuki Michio, Shuji Iritani, Nemoto Kiyotaka, Tomita Hiroaki, Murayama Shigeo, Akatsu Hiroyasu, Takao Masaki, Saito Yuko, Bito Haruhiko, Yoshimura Yumiko, Matsuzaki Masanori, Furuta Toshiaki, Okado Haruo, Saito Izumu, Kaibuchi Kozo, Hasegawa Masato, Aiba Atsu, Shiina Nobuyuki, Igarashi Michihiro, Tomoki Nishioka, Watanabe Masahiko, Koike Masato, Sakagami Hiroyuki, Shigemoto Ryuichi, Fukazawa Yugo, Sakimura Kenji, Mori Hisashi, Mishina Masayoshi, Kobayashi Kazuto, Yanagawa Yuchio, Uemura Tadashi, Ishihara Takeshi, Nose Akinao, Iino Yuichi, Miyakawa Tsuyoshi, Takao Keizo, Mushiake Hajime, Katayama Norihiro, Tanaka Tetsu, Inoue Kazuhide, Okabe Shigeo, Kano Masanobu, Fujiyama Fumino, Isa Tadashi, Kageyama Ryoichiro, Fujita Ichiro, Yoshida Akira, Nishikawa Toru, Nukina Nobuyuki, Fukai Tomoki, Iwatsubo Takeshi, Yamamori Tetsuo, Okazawa Hitoshi, Tanaka Keiji, Kakigi Ryusuke, Tsuda Ichiro, Kitazawa Shigeru, Doya Kenji, Takahashi Ryosuke, Ikenaka Kazuhiro, Sobue Gen, Hasegawa Toshikazu, Ota Jun, Saitoe Minoru, Kadomatsu Kenji, Kida Satoshi, Manabe Toshiya, Tomita Taisuke, Iwata Atsushi, Murakami Ikuya, Tsutsui Ken-ichiro, Hanakawa Takashi, Hirai Hirokazu, Mima Tatsuya, Isomura Yoshikazu, Samejima Kazuyuki, Hoshi Eiji, Miyata Mariko, Yuzaki Michisuke, Tanaka Masaki, Fukata Masaki, Suzuki Kyoko, Kuba Hiroshi, Masu Masayuki, Kinoshita Makoto, Sugihara Izumi, Shirane Michiko, Yamamoto Nobuhiko, Nishijo Hisao, Nambu Atsushi, Takumi Toru, Yamashita Toshihide, Sakurai Takeshi, Tamamaki Nobuaki, Hata Yoshio, Harada Akihiro, Ozaki Norio, Sakai Katsuyuki, Kubo Yoshihiro, Nakazawa Takanobu, Tanaka Kenji, Takei Nobuyuki, Hitoshi Seiji, Takahiroa. Kato, Kato Fusao, Shirao Tomoaki, Taira Masato, Okano Hideyuki, Sekino Yuko, Okamoto Yasumasa, KOMATSU Hidehiko, Miyata Takaki, Takahashi Yoshiko, Nishida Shinya, Tominaga Makoto
     
    The Comprehensive Brain Science Network (CSBN) provided individual researches supported by Grant-in-Aid for Scientific Research with cutting-edge resources and technologies, such as model animals, postmortem brain tissue, optical technologies for imaging and manipulation, virus vectors and more. Support covered researches on neuron-specific genes and molecules, synapse, network system, brain functions in disease states and neuro-computation. Special support was directed to collaboration between different fields. Workshop was held to have joint symposia among fields of peoples, to have a special session to let neuroscience community members share knowledge of how current researches are supported in Japan and discuss about future. Graduate students and postdoctoral fellows were supported to visit other laboratories of different field in Japan and abroad and learn disciplines, and award those who presented high quality work the CBSN Prize. These supports promoted break through from conventional approaches and publication of a number of papers with very high quality.
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    Date (from‐to) : 2014/04 -2015/03 
    Author : 藤山 文乃
     
    本研究課題では「報酬予測誤差を担うドーパミンニューロンを直接抑制しうる淡蒼球外節ニューロン」を同定する。応募者は前回の公募研究で遺伝子組み換えウイルスベクターによるシングルニューロントレースを用い、視床下核および淡蒼球外節の新しい投射様式を報告した(Koshimizu et al., 2013; Fujiyama et al., Neurosci2013報告)。この研究の過程で、淡蒼球外節ニューロンが黒質緻密部に投射している可能性を偶然発見した。この投射がドーパミンニューロンにシナプス接続するものであれば、ドーパミン放出を直接抑制しうる新しい因子の発見となる。 上記の目的を達成するために、マウスの淡蒼球外節に、順行性トレーサーであるビオチン化デキストランアミン(BDA)を領域ごとに微量注入し、灌流固定後、脳半球全体の連続40μm厚切片を作製した上で、取り込まれたBDAを染色し、可視化した。淡蒼球外節は線条体からの投射の違いを反映するかたちで、抗カルビンディン(CB)抗体を用いた免疫染色により３領域に区分されることが知られている。トレーサーの注入部位はこの３領域を区分したうえで打ち分けた。投射先がドーパミン作動性ニューロンであることを特定するために、ドーパミンの前駆体であるL-ドーパを産生するために必要な酵素であるチロシンヒドロキシラーゼ（TH）に対する免疫染色をおこなった。これにより淡蒼球外節ニューロンの投射軸索とドーパミン作動性ニューロンとのアポジションを確認したため、現在定量解析中である。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    Date (from‐to) : 2012/04 -2014/03 
    Author : 藤山 文乃
     
    1997 年のSchultz の報告から、ドーパミンが報酬の予測誤差を担っているという知見が積み重ねられてきた。しかしこのドーパミンニューロンを直接興奮もしくは抑制しうる因子に何があり得るのかは未だ完全には解明されていない。応募者らは2011年に線条体のストリオソーム（パッチ）領域の直接路ニューロンはドーパミンニューロンが存在する黒質緻密部に投射していることを報告した(Fujiyama et al., 2011)。しかし技術的な限界のために、この報告も黒質緻密部への投射軸索が直接ドーパミンニューロンにシナプスを作成していることの証明までは至らなかった。一方、応募者らはH24～25年の公募研究で、「報酬予測をつくるネットワークの解明」のために大脳基底核の中継核である視床下核および淡蒼球外節に対し、ウイルスベクタを用いた単一神経トレース等を行った (視床下核：Koshimizu et al., 2013; 淡蒼球外節： Fujiyama et al., Neurosci2013報告)。この研究の過程で、淡蒼球外節の単一ニューロンの軸索がドーパミンニューロンが存在する黒質緻密部に投射していることを偶然発見した(Fujiyama et al., Neurosci2013報告)。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2010 -2012 
    Author : MATSUDA Wakoto, UDAGAWA Jun, FUJIYAMA Fumino, HONMA Satoru, SONOMURA Takahiro, FURUTA Takahiro, YASUHARA Osamu, YASUDA Muneyoshi
     
    The axonal arbors of nigrostriatal dopaminergicneurons were visualized with a viral vector expressing membrane-targeted green fluorescent protein in rat brain. As results, all eight reconstructed tyrosine hydoroxylase-positive dopaminergic neurons possessed widely spread and highly dense axonal arborizations in the neostriatum. The striatal axonal bush of each reconstructed dopaminergic neurons covered 0.45 - 5.7% (mean ± S.D. = 2.7 ± 1.5%) of the total volume of the neostriatum. Furthermore, all the dopaminergic neurons innervated both striosome and matrix compartments of the neostriatum, although each neuron's arborization tended to favor one of these compartments. Detail morphological images of DA neurons derived from this new approach are used to elucidate the role of DA neurons in PD. Firstly, we point out how the new images reveal how DA neurons have a massive axonal arborization in the striatum. This arborization is on a scale not previously known, and of a form that implies both a particular vulnerability and a redundancy in DA neurons. Secondly, we describe how the imaging results indicate that DA neurons innervate both the striosome and the matrix compartments of the striatum. This dual innervation has implications for reinforcement learning in the basal ganglia,with further implications for how normal behavior is driven and how it may be disrupted by Levodopa PD therapies. In conclusion, these results would also contribute to understanding the clinicopathology of Parkinson's disease and related syndromes
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2008 -2009 
    Author : 藤山 文乃
     
    A. 線条体パッチ・マトリックスへの入力 1. 黒質線条体投射様式(シングルニューロントレース) 従来の報告とは異なり、黒質緻密部の一つのドーパミンニューロンでさえ、パッチ・マトリックスを含む広い範囲に投射する。Matsuda et al.,J Neurosci.,2009 2. 視床線条体投射様式(シングルニューロントレース) 視床線条体投射のうち、髄板内核群、特に束傍核からのものはマトリックス領域を好んで投射する。また、正中線核群からのものはパッチ領域を好んで投射するものが多く、大脳皮質のみならず視床からの投射もパッチ・マトリックス固有の経路が存在することが考えられる(Unzai et al.学会報告)。 3. パッチ・マトリックスの生後発達。Nakamura et al.,Neuro Report, 2009 B. 線条体パッチ・マトリックスからの出力(シングルニューロントレース) 1. パッチ領域にも間接路ニューロンが存在することを見つけた。Fujiyama et al.,submitted 2. パッチの間接路ニューロンはマトリックスのそれと比べてエンケファリン発現量が少ない。Koshimizu et al.,Eur J Neurosci.,2008(エンケファリンBACトランスジェニックマウス) 3. パッチの直接路ニューロンは全て、ドーパミンニューロンが存在する黒質緻密部に投射するが、マトリックスのニューロンが同部位に投射することはない。Fujiyama et al.,submitted
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2006 -2007 
    Author : 藤山 文乃
     
    線条体にはパッチ・マトリックスという解剖学的なコンパートメントがあり、近年、強化学習や報酬系における機能的な役割分担の面でも注目されている。しかしながら、大脳基底核の中でこのパッチ・マトリックスを巡るネットワークはどのように違うのか、ということに関しては解明されていない点が多い。まず入力の点から考えると、線条体は大脳皮質と視床から興奮性のグルタミン酸入力を受けているが、皮質線条体入力に比べると、視床線条体入力とパッチ・マトリックス領域との関係はほとんど論じられてきていない。一方、出力に関しては、直接路・間接路という概念とパッチ・マトリックスという解剖学的な構造が同じ線条体内でどのように共存しているのかは未だコンセンサスがない状態である。例えば、パッチのニューロンは本当に黒質緻 密部に投射されるのだろうか、パッチにも直接路・間接路ニューロンともに存在しているのだろうか。また、直接路・間接路の投射形式にはどの程度バリエーションがあるのだろうか。大脳基底核ネットワークをパッチ・マトリックスという視点で再構成するために、シナプス小胞性グルタミン酸トランスポーター(Fujiyama, et. al.,2004.2006)、遺伝子組み換えウイルストレーサー、エンケファリントランスジェニックマウス(Koshimizu, et. al., submitted)等を用いて解析し、大脳基底核ネットワークを検証し、再構築しているところである。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2006 -2007 
    Author : FUJIYAMA Fumino
     
    Neostriatal projection neurons are divided into two groups ; neurons projecting to the substantia nigra (SN) and internal segment of the globus pallidus (GPi) and those projecting to the external segment of the globus pallidus (GPe). The former is called 'direct pathway' neurons in the basal ganglia circuit, since those neurons directly send axons to the output nuclei of the basal ganglia, i.e. pars reticulata of the SN (SNr) and GPi. On the other hand, the latter striato-GPe neurons participate in the 'indirect pathway' which is composed of striato-GPe, GPe-subthalamic and subthalamo-GPi/SNr projections. In addition to the two segregated striatofugal groups, the neostriatum possesses a mosaic organization composed of patch and matrix compartments. The patch compartment occupys 10-15% of the neostriatal volume and characterized by projection to the pars compacta of the SN (SNc). Furthermore, patch regions are visualized with intense immunoreactivity for mu-opioid receptor. In the reinforcement learning, neostriatal neurons in the patch/striosome and matrix compartments are presumed to serve as state-value and action-value functions. However, the way of mutual coexistence of the "direct and indirect pathways" and the " patch and matrix compartments" has not been clarified. To address this question, we examined the striatopetal and striatofugal pathways related with patch and matrix compartments using the recombinant Sindbis virus vector, preproenkephalin/GFP BAC transgenic mouse and vesicular glutamate transporters. With these experiments, we are beginning to clarify the relationship between dual striatofugal system and anatomical compartments, and they will enable us to obtain new scheme of the basal ganglia network.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2004 -2007 
    Author : KANEKO Takeshi, FUJIYAMA Fumino, FURUTA Takahiro, HIOKI Hiroyuki
     
    To reveal the local circuit in the central nervous system, we examine the circuit under the strategy of 'From one to group'. 1) Single GABAergic neurons were labeled by intracellular staining after whole cell clamp in the cortical slices of adult VGAT/GFP transgenic rats. We analyzed the contacts of these GABAergic axons onto the dendrites of corticospinal neurons, which were retrogradely labeled before the slice preparation. 2) To visualize the whole dendrites of a specific group of neurons, we developed a dendritic membrane-targeted reporter protein (myrGFP-LDLRCT) using a test system of lentiviral vectors. We further produced three kinds of transgenic mice with Thy1 promoter, GAD67 short promoter, and parvalbumin BAC promoter. In all the mice, we found that the dendrites and cell bodies of a specific neuron group were completely labeled with GFP fluorescence or immunofluorescence. Thus, we can now use these mice in the 'From one to group' study combining with an intracellular staining technique. 3) To visualize the whole dendrites of a specific group of neurons, we also developed a viral vectors for retrograde labeling. We have tried pseudorabies virus, rabies virus glycoprotein (RVG)-pseudotyped Sindbis virus, and RVG-pseudotyped lentivirus, and got a partial success in Sindbis virus and lentivirus. In addition, when myrGFP-LDLRCT-expressing adenovirus was injected into the thalamus with 0.6 M NaCl, the dendrites of corticothalamic neurons were efficiently labeled. Thus, we have started the analysis on the local connection of a pyramidal cell to corticothalamic neurons. 4) In the striatum, single medium-sized spiny neurons were labeled with Sindbis virus exressing membrane-targeted GFP. Cortical and thalamic inputs to the single neurons were examined with VGluT1 and VGluT2 immunoreactivities. This may be a 'From group to one' analysis of neural circuit.
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 萌芽研究
    Date (from‐to) : 2005 -2006 
    Author : 金子 武嗣, 藤山 文乃, 古田 貴寛, 日置 寛之
     
    大脳皮質などの中枢神経系の神経回路網についてはその詳細が未だに明らかにされておらず、そのことが中枢神経系の作動原理を理解する際に最も大きな障害となっている。具体的に述べると、従来の神経解剖学的実験法により神経核あるいは皮質の間の神経伝導路の構成についてはある程度判明しているが、それらの内部の神経連絡(局所神経回路)および情報処理に関する多くのことが未知の部分として残っている。例外的に小脳皮質や海馬などのように、旧い技法であるゴルジ染色法によって局所回路のアウトラインを個々のニューロンレベルで描けた部位についてのみ局所回路網の記載が見られるに過ぎず、中枢神経系の作動原理を解明するには、ニューロンの局所連絡を、従来のゴルジ染色法を超える手法によって、個々のニューロンレベルで解析する必要がある。我々は、最近ウィルスベクターを用いたニューロンのゴルジ染色様標識を開発・利用したが、その際ウィルスベクターの有用性を実感した。今年は、我々の研究室で開発・確立してきた遺伝子工学技術を用いて中枢神経系の形態学的研究に有用なベクターを開発することを目的とした。 (1)ニューロンに感染しやすく感染ニューロンの長期生存が可能なレンチウィルスを用いてレポーター蛋白質を検討し、ニコ.ーロンの情報入力部位である樹状突起を選択的に標識するリポーター蛋白質として、myristoylation siteとLDL受容体のC末端を付加したGFPが有用であることを見出した。応用としてトランスジェニックマウスを作製したが、トランスジェニックマウスにおいても樹状突起の選択的標識を確認できた。 (2)経シナプス的に運ばれるリポーター蛋白質をレンチウィルスを用いてニューロンに長期に発現させ、1個の感染ニューロンへ入力する全てのニューロンあるいは1個の感染ニューロンが投射する全てのニューロンを標識することを可能にするウィルスベクター作成の試みについては、CMV enhancer+human synapsin I promoterの組み合わせによりニューロン特異的に長期に渡る強いレポーター蛋白質発現を実現できることを確認できた。 (3)偽狂犬病ウィルスを用いて逆行性にニューロンをゴルジ染色様に標識するベクターを開発したが、感染効率の面でさらに開発をする必要がある。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2004 -2005 
    Author : FUJIYAMA Fumino, KANEKO Takeshi
     
    (No Summary)
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2004 -2005 
    Author : 藤山 文乃
     
    パーキンソン病やハンチントン病の病変主座である大脳基底核の入力部位は線条体であり、ここにはパッチ・マトリックスという解剖学的なコンパートメントが存在することが知られている。しかし線条体の入出力に関してこのコンパートメントでどのような違いがあるのかは未だ明確にされていない。例えば、入力に関しては各コンパートメントに特異的に入力する大脳皮質領野はわかっているものの視床からの入力パターンの違いはわかっていない。また出力に関しては教科書的にも、直接路・間接路のニューロンともにパッチにもマトリックスにも約半々の割合で分布しており、しかしパッチからの出力は黒質緻密部のドーパミンニューロンであろうという曖昧な記述しかなされていない。この曖昧さの理由として、従来のトレーサー実験では入力元の全てをラベルすることが不可能なこと、また逆に一つのニューロンのみをラベルできずニューロン単位での出力先を追えなかったことが挙げられる。この問題を克服するため、我々はまず入力に関しては、大脳皮質-線条体投射系と視床-線条体投射系の全てを、2種類のシナプス小胞性グルタミン酸トランスポーター(VGluT1,VGluT2)で識別しうることを先行研究(Fujiyama et al., Eur, J.Neurosci., 2004)で明らかにした。このVGluTに対する抗体を用いた免疫組織化学と、パッチに特異的に強く発現するμ-opioid受容体との免疫組織化学(Kaneko et al., 1995)を組み合わせ共焦点顕微鏡および電子顕微鏡による解析を行った。これにより、大脳皮質終末はパッチおよびマトリックスニューロンの樹状突起のスパインにほぼ同程度入力するのに対し、視床終末はマトリックスに比べパッチへの入力が少なく、マトリックスでは樹状突起のシャフトに、パッチではスパインにとシナプスの相手をも替えていることがわかった(Fujiyama et al., submitted)。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2003 -2004 
    Author : 金子 武嗣, 藤山 文乃, 古田 貴寛
     
    運動系の高次中枢の一つである線条体において神経回路の研究を進めるために、我々は線条体投射ニューロンを免疫学的に識別する手段を開発してきているが、特にNeurokinin B (Neuromedin K)の前駆体であるPreprotachykinin B (PPTB)のC末端に対する抗体を用いて、(1)新線条体には線条体黒質/淡蒼球内節系・線条体淡蒼球外節系以外に今までに報告されていなかった第3の線条体無名質投射系が存在し、(2)この系のみがPPTBを産生してNeurokinin Bを利用していることを明らかにしてきた。本年度はこの研究を以下のように進展させている。 1.腹側線条体にも同様な第3の投射系が存在するかどうか検索した。腹側線条体の側座核にはPPTB陽性のニューロンが存在し、mu-opioid receptor陽性のcell cluster (CC)を形成し、latera lstripe of the striatum (LSS)と連続していることを見出した。さらに、これらのPPTB陽性ニューロンは、無名質を中心に投射しており、それぞれLSSはmedial part of interstitial nucleus of he posterior limb of teh anterior commissure (IPACm)に、LSS-associated CCはbasal component of SI (SIb)に、non-LSS-associated CCはventral part of sublenticular component of SI (SIsl)に投射することを明らかにした。背側線条体のPPTB陽性ニューロンがdorsal most part of SIslに投射していたことを考えると、背側・腹側線条体ともに無名質への第3の投射系が存在していることになる。 2.NK3 receptor (Neurokinin Bの受容体)を発現している無名質ニューロンについて、形態学的・電気生理学的に検討した。NK3発現無名質ニューロンのほとんどはGABA作動性ニューロンであり、大脳皮質へ投射していた。コリン作動性の無名質大脳皮質投射ニューロンと比べると、やや小型で、投射部位についてもコリン作動性ニューロンと違って、感覚系皮質よりは運動皮質により多く投射していた。大脳皮質へ投射するニューロンをホールセルクランプ法で調べたところ、その一部にNK3 agonistに反応するものがあり、膜抵抗が下がって膜電位が上昇する反応が認められた。したがって、NK3受容体はnon-selective cation channelを活性化しているのであろうと推測された。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2002 -2003 
    Author : 藤山 文乃, 金子 武嗣
     
    1,VGluT1,VGluT2を指標にした大脳皮質および視床由来の線条体グルタミン酸終末の同定 大脳基底核は線条体・淡蒼球・視床下核・黒質など大脳皮質下諸核の連合体で大脳皮質および視床からグルタミン酸をトランスミッターとする興奮性入力を受けている.我々は、グルタミン酸神経終末のシナプス小胞性トランスポーターであるVGluTlとVGluT2の抗体をモルモットとウサギとで作製・精製し、この両者が大脳皮質において大脳皮質由来および視床由来のグルタミン酸終末とで使い分けられていることを論文発表し(FUjiyama et al.,J. Comp. Neurol.,2001)、これはトレーサー実験でも証明した。光顕的に観察すると、線条体はVGluT1,VGluT2ともに免疫陽性終末が見られた。さらに2重免疫電顕を行うと、大脳皮質由来の神経終末の70%近くはmedium spiny neuronのspine headに、視床由来の神経終末は60%がdendritc shaftにシナプスしていること、視床由来の神経終末は皮質由来のものより大型であることが観察された。 2.VGluT1,VGluT2を指標にした線条体における大脳皮質および視床由来のグルタミン酸入力とグルタミン酸レセプターとの関係 グルタミン酸レセプターのサブユニットコンフォメーションに対してpresynaptic terminalの違いがどのような影響を与えうるのかを、同じグルタミン酸入力であるVGluT1,VGluT2とグルタミン酸レセプターとの2重免疫電顕にて調べた。イオンチャンネル型グルタミン酸レセプターであるNMDA1,GluR1,GluR2/3はいずれもVGluT1,VGluT2両者とシナプス形成が認められたが、VGluT2陽性シナプスにおいて希に出はあるがpresynaptic siteに存在するGluR2/3が見られた(Fig.1).代謝型グルタミン酸レセプターであるmGluR7では、VGluT1陽性シナプスで陽性、VGluT2陽性シナプスで陰性、と違いが認められた。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 2002 -2003 
    Author : FUJIYAMA Fumino, KANEKO Takeshi
     
    The neostriatum is known to receive glutamatergic projections from the cerebral cortex and thalamic nuclei. Vesicular glutamate transporters 1 and 2 (VGluT1 and VGluT2) are located on axon terminals of corticostriatal and thalamostriatal inputs, respectively, whereas VGluT3 is found in axon terminals of cholinergic interneurons in the neostriatum. In the present study, the presynaptic localization of ionotropic glutamate receptors was examined in rat neostriatum by the post-embedding immunogold method for double labeling of VGluT and glutamate receptor. Immunoreactive gold particles for AMPA receptor subunits, GluR1-3, were frequently found on presynaptic profiles immunopositive for VGluT1 and VGluT2 in the neostriatum. Quantitative analysis revealed that about 1/4 and 2/5 of GluR2/3-immunopositive particles found in VGluT-positive synapses were associated with presynaptic profiles of VGluT1-and VGluT2-positive axon terminals, respectively, in the neostriatum. In contrast, almost no GluR2/3-immunopositive particles were observed on presynaptic profiles of VGluT3-positive terminals, which made asymmetric synapses in the neostriatum, or on those of VGluT1-or VGluT2-positive terminals in the neocortex. Furthermore, in contrast to GluR1-3, almost no immunoreactivity for GluR4 or NMDA receptor subunit, or only a little immunoreactivity for kainate receptor subunit was found in presynaptic profiles in the neostriatum. The present results suggest that glutamate released from corticostriatal and thalamostriata axon terminals controls the activity of the axon terminals through presynaptic AMPA-type glutamate autoreceptors.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    Date (from‐to) : 2000 -2003 
    Author : KANEKO Takeshi, FURUTA Takahiro, FUJIYAMA Fumino, TAMAMAKI Nobuaki, KUDO Motoi, TAKI Kousuke
     
    1. Intracortical connections were examined by combining intracellular staining with Golgi-like retrograde labeling of corticofugal neurons. In the motor cortex, 15.2% or 3.8% of varicosities of axon collaterals of the reconstructed layer III pyramidal neurons were apposed to dendrites of corticospinal or corticothalamic neurons, respectively. On the other hand, corticospinal neurons received many collateral inputs from all the cortical layers, suggesting the convergence of information to produce motor output. 2. We have developed adenovirus and Sindbis virus vectors, with which neurons were transduced to express membrane-targeted green fluorescent protein (pGFP). The infected neurons were visualized by fluorescence or immunocytochemistry in a Golgi-atain fashion. 3. We developed a transgenic mouse line which produce pGFP under a control of Kv3.1 potassium channel promoter. We are now analyzing the specificity of expression in GABAergic and thalamic relay neurons. 4. Antibodies to vesicular glutamate transporters (VGluTs) were produced and applied to immunocytochemistry of the brain. VGluT1 and VGluT2 were used by cortical pyramidal neurons and thalamic relay neurons, respectively. Cortical and thalamic excitatory inputs were thus labeled with VGluT1 and VGluT2 selectively in the cerebral cortex and striatum. By combining this VGluT immunostaining with the viral labeling method described above, we are now investigating how many cortical and thalamic inputs enter a cortical or striatal neuron. 5. We reported a third striatofugal pathway, which were characterized by the expression of neurokinin B and projection to the substantia innominata (SI). Some GABAergic SI neurons were found to project to the cerebral cortex and express receptor for neurokin B. Since neurokinin B released from striato-innominatal neurons induced facilitatory effects on the GABAergic innominatocortical neurons, the third pathway may control the cortical activity through those innominatocortical neurons.
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2002 -2002 
    Author : 金子 武嗣, 古田 貴寛, 藤山 文乃
     
    1.Vesicular glutamate transporter (VGluT)を認識する抗体を作成し、中枢神経系の局所神経回路の解析に応用した。VGluT1は主として大脳皮質の出力ニユーロンが使用しており、VGluT2は視床のニューロンが用いているために、線条体・大脳皮質などの領域で、大脳皮質由来および視床由来の興奮性神経終末を区別して標識出来るようになった。Sindbis virusなどの遺伝子工学的手法によりGolgi染色様に標識された一個の大脳皮質ニューロンあるいは線条体ニューロンに、どの様にそれぞれの興奮性入力が入るのか現在解析中である。さらに、VGluT1およびVGluT2の分布を小脳皮質と脊髄後角・延髄後角で調べ、両者が異なる分布をしていることを見出した。小脳皮質では平行線維終末は専らVGluT2を使用し、登上線維はVGluT2を用いていること、面白いことに苔状線維終末にVGLuT1とVGluT2の両方を使用していることなどを明らかにした。一般にVGluT1はsynaptic facilitationを示すシナプスに多く、反対にVGluT2はsynaptic depressionを示すシナプスに認められることから、VGluTの使い分けとこういったシナプスの応答特性との関連が考えられる。 2.今まで線条体のニューロンに今までわかっていた2種類以外に、preprpotachykinin B(PPTB)発現と特異的な無名質投射で特徴づけられる第3の投射系が存在することを明らかにしてきているが、腹側線条体にも同様な第3の投射系が存在するかどうか検索した。腹側線条体の側座核にはPPTB陽性のニューロンが存在し、少なくともその一部は投射ニューロンであることを明らかにした。一方、腹側線条体の嗅結節にはこうしたニューロンが存在せず、嗅結節がこの点で背側線条体・側座核とは異なる組織であることが明らかになった。現在さらに側座核を中心とするPPTB陽性投射系の詳しい投射先を検討している。また、投射先の無名質ニューロンはPPTBの産物であるニューロキニンBに対する受容体を発現しているが、この無名質ニューロンがニューロキニンBに対してどの様な反応を示すか電気生理学的に検索している。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    Date (from‐to) : 2001 -2002 
    Author : 金子 武嗣, 古田 貴寛, 藤山 文乃
     
    運動系の高次中枢の一つである線条体において神経回路の研究を進めるために、我々は線条体投射ニューロンを免疫学的に識別する手段を開発してきているが、特にNeurokinin B(Neuromedin K)の前駆体であるPreprotachykinin B(PPTB)のC末端に対する抗体を用いて、(1)新線条体には線条体黒質/淡蒼球内節系・線条体淡蒼球外節系以外に今までに報告されていなかった第3の線条体無名質投射系が存在し、(2)この系のみがPPTBを産生してNeurokinin Bを利用していることを明らかにしてきた。本年度はこの研究を以下のように進展させている. 1.腹側線条体にも同様な第3の投射系が存在するかどうか検索した。腹側線条体の側座核にはPPTB陽性のニューロンが存在し、少なくともその一部は投射ニューロンであることを明らかにした。一方、腹側線条体の嗅結節にはこうしたニューロンが存在せず、嗅結節がこの点で背側線条体・側座核とは異なる組織であることが明らかになった。現在さらに側座核を中心とするPPTB陽性投射系の詳しい投射先を検討している。また、投射先の無名質ニューロンはPPTBの産物であるニューロキニンBに対する受容体を発現しているが、この無名質ニューロンがニューロキニンBに対してどの様な反応を示すか電気生理学的に検索している。 2.Vesicular glutamate transporter(VGluT)を認識する抗体を作成し、中枢神経系の局所神経回路の解析に応用した。VGluT1は主として大脳皮質の出力ニューロンが使用しており、VGluT2は視床のニューロンが用いているために、線条体・大脳皮質などの領域で、大脳皮質由来および視床由来の興奮性神経終末を区別して標識出来るようになった。Sindbisvirusなどの遺伝子工学的手法によりGolgi染色様に標識された一個の線条体ニューロンに、どの様にそれぞれの興奮性入力が入るのか現在解析中である。一般にVGluT1はsynaptic facilitationを示すシナプスに多く、反対にVGluT2はsynaptic depressionを示すシナプスに認められることから、VGluTの使い分けとこういったシナプスの応答特性との関連が考えられる。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究(C)
    Date (from‐to) : 2001 -2001 
    Author : 金子 武嗣, 瀧 公介, 藤山 文乃, 古田 貴寛
     
    1.大脳皮質出力ニューロンを逆行性に細胞体・樹状突起をGolgi染色様に標識する方法により、前もって出力ニューロンを標識したラットの大脳皮質スライス標本を作成した。微小ガラス電極を各層のニューロンに刺入し、基本的な電気的性質を記録してニューロンを分類し、Biocytinを注入した。スライス標本を固定した後、組織学的な検索として免疫蛍光法を用いてBiocytinを注入したニューロンが興奮性あるいは抑制性であるか検討した。次に、Biocytinを注入したニューロンと特にその出力である神経軸索をAvidin-biotinylated peroxi-dase complex法によって青黒色に染色し、逆行性に標識された出力ニューロンの樹状突起をPeroxidase anti-peroxi-dase酵素免疫染色法で赤く染色し、1個のニューロンから一群の大脳皮質投射ニューロンへの連絡を調べた。その結果、興奮性のIII層錐体ニューロンの出力はV層の皮質脊髄投射錐体ニューロンへ多く入力しているが、VI層の皮質視床投射錐体ニューロンへはその4分の1しか入力していないことを見出し報告した。さらに、VI層の錐体ニューロンへの入力を調べII/III層及びV層の錐体ニューロンからの入力は少ないが、IV層・VI層からの入力が多いことを見いだしており、報告をまとめている。 2.中枢神経系の投射ニューロンをアデノウィルスベクターあるいはSindbis virusベクターに感染させ、膜移行シグナルを導入したGreen fluorescent protein(pGFP)を発現させ、Golgi染色様に標識することに成功した。 3.GABA作動性のインターニューロンをGolgi染色様に染色する手法を、トランスジェニックマウスを利用して作ろうとしている。現在、GABAニューロンのマーカーであるParvalbuminとCalretininというカルシウム結合タンパク質の遺伝子をBACを用いてクローニングしている。Calretininトランスジェニックマウスは作成済みで、pGFPの発現特異性を検討している。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 1995 -1996 
    Author : MASUKO Sadahiko, FUJIYAMA Fumino, KAWANO Hitoshi, MURATA Yuzo
     
    1) In order to determine non-descending nerve terminals in the intermediolateral nucleus (IML), rat spinal cord was transected at T6 level. Seven days after the operation, serotonin (5-HT)-immunoreactive terminals disappeared completely from the IML of lower spinal cord. However, substance P-, enkephalin-, and tyrosine hydroxylase (TH)-immunoreactive nerve terminals remained in the IML.Electron microscopic observations revealed presence of synaptic contacts between these immunoreactive terminals and IML neurons. This result indicates presence of neuronal inputs from neurons in intrinsic or sub-spinal structures to the sympathetic preganglionic neurons. 2) To examine a possible origin of TH-immunoreactive non-descending terminals in the IML,retrograde neuronal tracing experiments were made. After injection of cholera toxin B (CTB) into the spinal cord of levels T2-13, postganglionic cells located in thoracic sympathetic ganglia (T2-11) were labeled preferentially with CTB.Injections into more rostral (C6) or caudal (L1, L5) spinal cord segments resulted in few labeled ganglion cells. This result suggest that postganglionic neurons in the thoracic sympathetic ganglion project to thoracic spinal cord.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
    Date (from‐to) : 1993 -1994 
    Author : MASUKO Sadahiko, FUJIYAMA Fumino, KAWANO Hitoshi, MURATA Yuzo
     
    1.Separate cell cultures of the striatum (ST) and the nucleus accumbens (AC) : After making brain slices, the regions of the ST and the AC were separately dissected from three-day-old postnatal rats. The fragments of brain tissue were dissociated and cultured on a glia feeder layr. Immunohistochemical staining of these cultures revealed that many of cultured neurons were GABAergic. Morphological characteristics of the GABA neurons in the ST culture and in the AC culture were different each other, and were also different from that of the substantia nigra (SN) culture. 2.Tissue specificity of glial effects on the separate cell cultures : Various combination cultures of the separated neurons and glial cells from different brain regions revealed that the SN neurons as well as the ST neurons grew well on glial cell layr prepared from the brain tissue of their own regions or target regions but not on glial cells from non-target areas. 3.Synapse formation between GABA ergic neurons and dopamine (DA) ergic neurons in the separate culture : Electron microscopy using immunohistochemistry for GABA or tyrosine hydroxylase (TH) revealed that synaptic contacts were made reciprocally between GABA ergic and DA ergic neurons in the SN culture. Further study should be made to quantify the synapse formation in various combinations of co-culture, such as in SN-ST culture. 4.Correlation of DA ergic terminals and nitric oxide (NO) neurons in the rat striatum. Electron microscopic study combined with TH immunohistochemistry and NADPH-diaphorase histochemistry demonstrated an association of DA ergic terminal and possible glutamatergic terminals which was directry apposing to the NO neurons, suggesting the site of NMDA receptor-evoked NO release which in turn induce DA release from the DA terminal.

Social Contribution

  • NPO法人 脳の世紀推進会議 理事
    Date (from-to) : 2023-Today
    Role : Organizing member

Others

  • 2024 - Today 公益財団法人 内藤記念科学振興財団 選考委員
  • - Today 次世代脳実行委員
  • - Today 公益財団法人アステラス病態代謝研究会学術委員
  • -2021 生理学研究所運営会議委員
  • -2020 JST「世界に誇る地域発研究開発・実証拠点 (リサーチコンプレックス) 推進プログラム」脳科学基礎講座 講師
  • -2020 同志社大学システム神経科学センター センター長
  • 日本内科学会専門医 (認定番号2014)
  • 日本神経学会専門医 (認定番号1712)

Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.