RIKEN BRAIN SCIENCE INSTITUTE (理研BSI)

Faculty Detail / 研究室詳細

視床発生研究チーム

チームリーダー

Thalamus, Connectivity, Evolution

下郡  智美

研究内容

脳高次機能の維持とその破綻機構解明には、個々の脳領域での遺伝子発現の解析、機能解析および神経活動・環境要因とこれら遺伝子の相互作用を解明することが不可欠である。終脳後方より発生する間脳(視床と視床下部)は大脳新皮質、海馬、扁桃体などの脳領域と直接接続しており、脳高次機能や生体恒常性の維持に重要な役割を果たしている事が知られている。このことから間脳からの軸索投射と神経活性の入力により接続先の器官に影響を及ぼしながら機能と形態を獲得することが考えられる。当研究室では間脳によりコントロールされる脳の総合的な発達と進化のメカニズムを明らかにするために3つの系を用いて研究を行う。まず、外部環境からの入力が視床軸索を介して大脳皮質のポストシナプス神経細胞の遺伝子発現変化をおこし、どのようにして回路形成変化を起こすのかをマウスの体性感覚野のバレルフィールドを用いて研究する。次に養育環境、環境物質などの環境要因が引き起こすマウスの過食などの異常行動の分子メカニズムを明らかにするために、母子分離を行ったマウスの視床下部内での遺伝子発現変化を調べ、回路発達への影響を調べる。最後に高次脳機能がどのようにして外部環境に合わせて進化したのかマーモセットの大脳皮質や視床、視床下部での遺伝子発現を明らかにし、マウス脳との比較により高次脳機能を獲得したメカニズムに迫る。

子宮内遺伝子導入法の模式図。
子宮筋越しに見える胎児の大脳の片側の脳室に目的遺伝子を注入する。続いてタングステンとプラチナで出来た電極(陰極、陽極)をそれぞれ両方の脳室に差し込み電流を流す。24時間後には既に脳の片側だけで局所的な外来遺伝子の発現が見られます(右下の図)。

主な発表論文 全て表示する

  1. 1

    Matsui A, Tran M, Yoshida AC, Kikuchi SS, U M, Ogawa M, and Shimogori T.: "BTBD3 Controls Dendrite Orientation Toward Active Axons in Mammalian Neocortex.", Science, 342 (6162):1114-8. doi: 10.1126/science.1244505. (2013)

  2. 2

    Huilgol D, Udin S, Shimogori T, Saha B, Roy A, Aizawa S, Hevner RF, Meyer G, Ohshima T, Pleasure SJ, Zhao Y, and Tole S.: "Dual origins of the mammalian accessory olfactory bulb revealed by an evolutionarily conserved migratory stream.", Nat Neurosci, doi: 10.1038/nn.3297. (2013)

  3. 3

    Kumagai A, Ando R, Miyatake H, Greimel P, Kobayashi T, Hirabayashi Y, Shimogori T, and Miyawaki A.: "A bilirubin-inducible fluorescent protein from eel muscle.", Cell, 153:1602-11 (2013)

  4. 4

    Mashiko H, Yoshida AC, Kikuchi SS, Niimi K, Takahashi E, Aruga J, Okano H, and Shimogori T.: "Comparative anatomy of marmoset and mouse cortex from genomic expression.", J Neurosci, 32:5039-53. (2012)

  5. 5

    Hama H, Kurokawa H, Kawano H, Ando R, Shimogori T, Noda H, Fukami K, Sakaue-Sawano A, and Miyawaki A: "Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain.", Nat Neurosci, 14: 1481-8 (2011)

  6. 6

    Matsui A, Yoshida AC, Kubota M, and Ogawa M and Shimogori T.: "Mouse in utero electroporation: Controlled spatio-temporal gene transefection.", J Vis Exp, 54 pii: 3024 (2011)

  7. 7

    Yuge K, Kataoka A, Yoshida AC, Itoh D, Aggarwal M, Mori S, Blackshaw S, and Shimogori T.: "Region-specific expression in early postnatal mouse thalamus.", J Comp Neurol., 519; 544-61. (2011)

  8. 8

    Suzuki-Hirano A, Ogawa M, Kataoka A, Yoshida AC, Itoh D, Ueno M, Blackshaw S, and Shimogori T: "Dynamic spatiotemporal gene expression in embryonic mouse thalamus.", J Comp Neurol, 519; 528-43 (2011)

  9. 9

    Shimogori T*, Lee DA, Miranda-Angulo A, Yang Y, Jiang L, Yoshida AC, Kataoka A, Mashiko H, Avetisyan M, Qi L, Qian J, and and Blackshaw S*.: "A genomic atlas of mouse hypothalamic development.", Nat Neurosci., 13:767-75. *corresponding authors.  (2010)

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