顔写真

アベ ケンタロウ
安部 健太郎
Kentaro Abe
所属
大学院生命科学研究科 脳生命統御科学専攻 神経ネットワーク講座(脳機能発達分野)
職名
教授
学位
  • 博士(生命科学)(京都大学)

  • 修士(生命科学)(京都大学)

プロフィール

生物の遺伝情報ととしてDNA(デオキシリボ核酸)が重要ですが、ヒトなどの種では、DNA上の情報のみでは生存し、子孫を残すことはできません。ヒトにおいては家族や社会を通じて受け継がれる言語や文化などの情報も遺伝すると考えることができ、このような世代を超えた知識の蓄積が今日の現代人類の繁栄をもたらしていると推測されます。一方で、言語など、ヒト固有と考えられている後天的な能力の多くは、適切なモデル動物の不在からその神経メカニズムなど多くの部分が分かっていません。鳥類の多くを占める鳴禽類(スズメ目)は、「歌」と呼ばれる複雑な音声シーケンスを用いて他個体とコミュニケーションをとります。さらに、鳴禽類の一部の種は生後にそのような音声シーケンスの使い方を学習して獲得するなど、鳴禽類の音声コミュニケーションとヒトの言語コミュニケーションとはいくつかの似た特性を持つことが知られています。私は、鳴禽類が音の並びを指標に音声情報を識別する能力の情報処理のメカニズム、およびそれを可能にする神経メカニズムとその生後発達のメカニズムを、動物ヴァーチャルリアリティ技術や脳内イメージング技術などの先端技術を駆使して明らかにすることに取り組んでいます。これにより、ヒトの言語理解など、高次音声情報処理に関わる神経メカニズムの生物学的基盤を明らかにすることを目的とし、さらには、これらのメカニズムを人為的に操作することで、後天的能力の獲得を促進するような教育システムの構築を目指しています。

 また、この様に経験に依存して脳が変容する過程では遺伝子発現の変化が神経回路の変化を主導します。この際、生体内で無数の遺伝子が複雑に発現変化しますが、それらを制御する主な機構の1つが転写制御因子による遺伝子発現制御です。我々は生体内における転写制御因子の活性を測定する手法を開発し、経験、発達、学習、または疾患の過程で、生体内の転写因子活性はダイナミックに変動することを明らかにしました。現在は、転写制御因子による遺伝子発現制御の機構とその生理意義を明らかにするとともに、それらの転写因子活性の働きに人為的に介入することによる疾患の予防・治療に取り組んでいます。

 

経歴 5

  • 2017年4月 ~ 継続中
    東北大学 大学院生命科学研究科 教授

  • 2013年6月 ~ 2017年3月
    京都大学 大学院医学研究科 講師

  • 2010年10月 ~ 2016年3月
    科学技術振興機構 さきがけ研究者(兼任)

  • 2007年12月 ~ 2013年5月
    京都大学 大学院生命科学研究科 助教

  • 2007年4月 ~ 2007年11月
    理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 研究員

所属学協会 1

  • 日本神経科学会

研究キーワード 8

  • 生活習慣

  • 精神疾患

  • 学習

  • 計算言語学

  • コミュニケーション科学

  • 動物行動学

  • 細胞神経科学

  • 発達神経科学

研究分野 3

  • ライフサイエンス / 発生生物学 /

  • ライフサイエンス / 基盤脳科学 /

  • ライフサイエンス / 神経科学一般 /

論文 15

  1. MCFBM: a behavioral analysis system enabling objective inference of songbirds' attention during social interactions

    Mizuki Fujibayashi, Kentaro Abe

    bioRxiv 2023年12月23日

    DOI: 10.1101/2023.12.22.573152  

  2. Transcription factor activity profiling reveals the role of REST and LEF1 in the recovery from depression

    Hajime Yamamoto, Satomi Araki, Ryoma Onodera, Yasuhiro Go, Kentaro Abe

    bioRxiv 2023年12月3日

    DOI: 10.1101/2023.11.30.569491  

  3. Protocol for viral vector-mediated measurement of transcription factor activity of mouse brain. 国際誌 査読有り

    Hajime Yamamoto, Kentaro Abe

    STAR protocols 3 (3) 101633-101633 2022年9月16日

    DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101633  

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    Here, we provide a step-by-step protocol to measure the activities of multiple transcription factors (TFs) in the same mouse brain. This protocol includes a procedure to construct a virus-based TF activity reporter, in utero transfection, and PCR-based measurement of TF activity to obtain the transcription factor activity profile (TFAP). Our protocol facilitates a systematic analysis of TF activity of the brain in vivo and will aid trans-omics understanding of the molecular mechanism underlying the brain functions. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Abe and Abe, (2022).

  4. PCR-based profiling of transcription factor activity in vivo by a virus-based reporter battery. 国際誌 査読有り

    Hitomi Abe, Kentaro Abe

    iScience 25 (3) 103927-103927 2022年3月18日

    DOI: 10.1016/j.isci.2022.103927  

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    Understanding the molecular mechanisms of gene regulation is pivotal for understanding how cells establish and modify their identities and functions. Multiple transcription factors (TFs) coordinate to alter gene expression in cells; however, a method to quantitatively analyze the activity of each TF is lacking, particularly in vivo. Here, we introduce a viral-vector-based TF reporter battery that can be used to simultaneously analyze the activity of multiple TFs, visualized as the TF activity profile (TFAP) obtained by qPCR. We show that the cells possess distinct TFAPs that dynamically change according to experimental manipulation or physiological activity. We report a practical method to obtain the TFAP of a defined cell population and their experience-dependent changes in the mouse brain in vivo. The TFAP obtained by our method will help bridge the information gap between the genome and transcriptome and aid the multi-omics view of understanding the gene regulation system.

  5. The potential role of Arhgef33 RhoGEF in foveal development in the zebra finch retina. 国際誌

    Takefumi Sugiyama, Haruka Yamamoto, Tetsuo Kon, Taro Chaya, Yoshihiro Omori, Yutaka Suzuki, Kentaro Abe, Dai Watanabe, Takahisa Furukawa

    Scientific reports 10 (1) 21450-21450 2020年12月8日

    DOI: 10.1038/s41598-020-78452-6  

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    The fovea is a pit formed in the center of the retina that enables high-acuity vision in certain vertebrate species. While formation of the fovea fascinates many researchers, the molecular mechanisms underlying foveal development are poorly understood. In the current study, we histologically investigated foveal development in zebra finch (Taeniopygia guttata) and found that foveal pit formation begins just before post-hatch day 14 (P14). We next performed RNA-seq analysis to compare gene expression profiles between the central (foveal and parafoveal) and peripheral retina in zebra finch at P14. We found that the Arhgef33 expression is enriched in the middle layer of the inner nuclear layer at the parafovea, suggesting that Arhgef33 is dominantly expressed in Müller glial cells in the developing parafovea. We then performed a pull-down assay using Rhotekin-RBD and observed GEF activity of Arhgef33 against RhoA. We found that overexpression of Arhgef33 in HEK293 cells induces cell contraction and that Arhgef33 expression inhibits neurite extension in Neuro 2A cells, which is partially recovered by a Rho-kinase (ROCK) inhibitor. Taken together, we used zebra finch as a model animal to investigate foveal development and identified Arhgef33 as a candidate protein possibly involved in foveal development through modulating RhoA activity.

  6. Time-dependent localization of high- and low-sulfated keratan sulfates in the song nuclei of developing zebra finches 査読有り

    Hisataka Fujimoto, Tomohiro Ohgomori, Kentaro Abe, Kenji Uchimura, Kenji Kadomatsu, Shozo Jinno

    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE 42 (9) 2716-2725 2015年11月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1111/ejn.13073  

    ISSN:0953-816X

    eISSN:1460-9568

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    Keratan sulfate proteoglycans (KSPGs) and chondroitin sulfate proteoglycans (CSPGs) consist of a protein core with covalently attached glycosaminoglycan side chain. Although CSPGs are known to regulate the end of the critical period, the role of KSPGs in brain development remains unclear. Young male zebra finches memorise song templates during development. The brain regions that are responsible for song learning, known as song nuclei, are recognized as a suitable model for the study of brain development. To understand the potential role of KSPGs, here we examined the localization of KSs with different degrees of sulfation in the brain of developing male zebra finches. Exclusively in the song nuclei, an increase in expression of 5-D-4-positive (5-D-4(+)) high-sulfated KS started after hatching, and reached a plateau at the end of the sensory period, during which the young bird listens to and memorises the song of an adult tutor. By contrast, weak and ubiquitous expression of BCD-4(+) low-sulfated KS remained unchanged until the end of the sensory period, and first increased in the song nuclei at the end of the sensorimotor period, during which the young bird produces plastic songs. Immunoblot analysis showed that phosphacan was a common core protein of 5-D-4(+) KS and BCD-4(+) KS. Finally, we confirmed that the sulfotransferase responsible for the synthesis of high-sulfated KS was exclusively localised in the song nuclei. Our observations suggest that time-dependent localization of KSPGs with different sulfation patterns in the song nuclei may underlie song learning in developing male zebra finches.

  7. Transgenic songbirds with suppressed or enhanced activity of CREB transcription factor 査読有り

    Kentaro Abe, Sumiko Matsui, Dai Watanabe

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 112 (24) 7599-7604 2015年6月

    出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES

    DOI: 10.1073/pnas.1413484112  

    ISSN:0027-8424

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    Songbirds postnatally develop their skill to utter and to perceive a vocal signal for communication. How genetic and environmental influences act in concert to regulate the development of such skill is not fully understood. Here, we report the phenotype of transgenic songbirds with altered intrinsic activity of cAMP response element-binding protein (CREB) transcription factor. By viral vector-mediated modification of genomic DNA, we established germ line-transmitted lines of zebra finches, which exhibited enhanced or suppressed activity of CREB. Although intrinsically acquired vocalizations or their hearing ability were not affected, the transgenic birds showed reduced vocal learning quality of their own songs and impaired audio-memory formation against conspecific songs. These results thus demonstrate that appropriate activity of CREB is necessary for the postnatal acquisition of learned behavior in songbirds, and the CREB transgenic birds offer a unique opportunity to separately manipulate both genetic and environmental factors that impinge on the postnatal song learning.

  8. An Autoinhibited Structure of alpha-Catenin and Its Implications for Vinculin Recruitment to Adherens Junctions 査読有り

    Noboru Ishiyama, Nobutoshi Tanaka, Kentaro Abe, Yoo Jeong Yang, Yazan M. Abbas, Masataka Umitsu, Bhushan Nagar, Stephanie A. Bueler, John L. Rubinstein, Masatoshi Takeichi, Mitsuhiko Ikura

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 288 (22) 15913-15925 2013年5月

    出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC

    DOI: 10.1074/jbc.M113.453928  

    ISSN:0021-9258

    eISSN:1083-351X

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    a-Catenin is an actin- and vinculin-binding protein that regulates cell-cell adhesion by interacting with cadherin adhesion receptors through beta-catenin, but the mechanisms by which it anchors the cadherin-catenin complex to the actin cytoskeleton at adherens junctions remain unclear. Here we determined crystal structures of alpha E-catenin in the autoinhibited state and the actin-binding domain of alpha N-catenin. Together with the small-angle x-ray scattering analysis of full-length alpha N-catenin, we deduced an elongated multidomain assembly of monomeric alpha-catenin that structurally and functionally couples the vinculin- and actin-binding mechanisms. Cellular and biochemical studies of alpha E- and alpha N-catenins show that alpha E-catenin recruits vinculin to adherens junctions more effectively than alpha N-catenin, partly because of its higher affinity for actin filaments. We propose a molecular switch mechanism involving multistate conformational changes of alpha-catenin. This would be driven by actomyosin-generated tension to dynamically regulate the vinculin-assisted linkage between adherens junctions and the actin cytoskeleton.

  9. Songbirds possess the spontaneous ability to discriminate syntactic rules 査読有り

    Kentaro Abe, Dai Watanabe

    NATURE NEUROSCIENCE 14 (8) 1067-U173 2011年8月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/nn.2869  

    ISSN:1097-6256

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    Whether the computational systems in language perception involve specific abilities in humans is debated. The vocalizations of songbirds share many features with human speech, but whether songbirds possess a similar computational ability to process auditory information as humans is unknown. We analyzed their spontaneous discrimination of auditory stimuli and found that the Bengalese finch (Lonchura striata var. domestica) can use the syntactical information processing of syllables to discriminate songs). These finches were also able to acquire artificial grammatical rules from synthesized syllable strings and to discriminate novel auditory information according to them. We found that a specific brain region was involved in such discrimination and that this ability was acquired postnatally through the encounter with various conspecific songs. Our results indicate that passerine songbirds spontaneously acquire the ability to process hierarchical structures, an ability that was previously supposed to be specific to humans.

  10. Neural activity-dependent regulation of gene expression in developing and mature neurons 査読有り

    Kentaro Abe

    DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION 50 (4) 261-271 2008年5月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1111/j.1440-169x.2008.00999.x  

    ISSN:0012-1592

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    Neurons can change their gene expression patterns according to the inputs they have received. This activity-dependent gene regulation mechanism plays an important role in the formation of neural circuits during development. Further, by regulating the synaptic plasticity, this mechanism may function as an essential one for each organism to adapt flexibly to its environment. This review summarizes our current knowledge about the activity-dependent gene regulation mechanism in neurons, focusing on the transcription factors and signaling pathways involved in this mechanism.

  11. EPLIN mediates linkage of the cadherin-catenin complex to F-actin and stabilizes the circumferential actin belt 査読有り

    Kentaro Abe, Masatoshi Takeichi

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 105 (1) 13-19 2008年1月

    出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES

    DOI: 10.1073/pnas.0710504105  

    ISSN:0027-8424

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    The cadherin-catenin complex is the major machinery for cell-cell adhesion in many animal species. This complex in general associates with actin fibers at its cytoplasmic side, organizing the adherens junction (AJ). In epithelial cells, the AJ encircles the cells near their apical surface and forms the "zonula adherens" or "adhesion belt." The mechanism as to how the cadherin-catenin complex and F-actin cooperate to generate these junctional structures, however, remains unknown. Here, we show that EPLIN (epithelial protein lost in neoplasm; also known as Lima-1), an actin-binding protein, couples with a-catenin and, in turn, links the cadherin-catenin complex to F-actin. Without EPLIN, this linkage was unable to form. When EPLIN had been depleted in epithelial cells, the adhesion belt was disorganized and converted into zipper-like junctions in which actin fibers were radially arranged. However, nonjunctional actin fibers were not particularly affected by EPLIN depletion. As EPLIN is known to have the ability to suppress actin depolymerization, our results suggest that EPLIN functions to link the cadherin-catenin complex to F-actin and simultaneously stabilizes this population of actin fibers, resulting in the establishment of the adhesion belt.

  12. NMDA-receptor activation induces calpain-mediated beta-catenin cleavages for triggering gene expression 査読有り

    Kentaro Abe, Masatoshi Takeichi

    NEURON 53 (3) 387-397 2007年2月

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/j.neuron.2007.01.016  

    ISSN:0896-6273

    eISSN:1097-4199

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    The canonical Wnt-beta-catenin signaling pathway is important for a variety of developmental phenomena as well as for carcinogenesis. Here, we show that, in hippocampal neurons, NMDA-receptor-dependent activation of calpain induced the cleavage of beta-catenin at the N terminus, generating stable, truncated forms. These beta-catenin fragments accumulated in the nucleus and induced Tcf/Lef-dependent gene transcription. We identified Fosl1, one of the immediateearly genes, as a target of this signaling pathway. In addition, exploratory behavior by mice resulted in a similar cleavage of beta-catenin, as well as activation of the Tcf signaling pathway, in hippocampal neurons. Both beta-catenin cleavage and Tcf-dependent gene transcription were suppressed by calpain inhibitors. These findings reveal another pathway for beta-catenindependent signaling, in addition to the canonical Wnt-beta-catenin pathway, and suggest that this other pathway could play an important role in activity-dependent gene expression.

  13. Synaptic contact dynamics controlled by cadherin and catenins 査読有り

    M Takeichi, K Abe

    TRENDS IN CELL BIOLOGY 15 (4) 216-221 2005年4月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE LONDON

    DOI: 10.1016/j.tcb.2005.02.002  

    ISSN:0962-8924

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    A synapse is the connection between neurons that joins an axon of one neuron to the dendrite of another. One class of synapses is formed at the contact point between an axon and a small protrusion from a dendrite, called a dendritic spine. These spines are motile and deformable, which indicates that synaptic functions are controlled, at least in part, by their morphological changes. Recent studies show that the cadherin cell-adhesion molecules and their cytoplasmic partners, catenins, can modulate axon-spine contacts in a manner that responds to neural activity. These observations indicate that cadherins, which are essential for general cell-cell adhesion, also play a role in the control of synaptic dynamics.

  14. Stability of dendritic spines and synaptic contacts is controlled by alpha N-catenin 査読有り

    K Abe, O Chisaka, F van Roy, M Takeichi

    NATURE NEUROSCIENCE 7 (4) 357-363 2004年4月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/nn1212  

    ISSN:1097-6256

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    Morphological plasticity of dendritic spines and synapses is thought to be crucial for their physiological functions. Here we show that alphaN-catenin, a linker between cadherin adhesion receptors and the actin cytoskeleton, is essential for stabilizing dendritic spines in rodent hippocampal neurons in culture. In the absence of alphaN-catenin, spine heads were abnormally motile, actively protruding filopodia from their synaptic contact sites. Conversely, alphaN-catenin overexpression in dendrites reduced spine turnover, causing an increase in spine and synapse density. Tetrodotoxin (TTX), a neural activity blocker, suppressed the synaptic accumulation of alphaN-catenin, whereas bicuculline, a GABA antagonist, promoted it. Furthermore, excess alphaN-catenin rendered spines resistant to the TTX treatment. These results suggest that alphaN-catenin is a key regulator for the stability of synaptic contacts.

  15. Cadherin regulates dendritic spine morphogenesis 査読有り

    H Togashi, K Abe, A Mizoguchi, K Takaoka, O Chisaka, M Takeichi

    NEURON 35 (1) 77-89 2002年7月

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/S0896-6273(02)00748-1  

    ISSN:0896-6273

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    Synaptic remodeling has been postulated as a mechanism underlying synaptic plasticity, and cadherin adhesion molecules are thought to be a regulator of such a process. We examined the effects of cadherin blockage on synaptogenesis in cultured hippocampal neurons. This blockade resulted in alterations of dendritic spine morphology, such as filopodia-like elongation of the spine and bifurcation of its head structure, along with concomitant disruption of the distribution of postsynaptic proteins. The accumulation of synapsin at presynaptic sites and synaptic vesicle recycling were also perturbed, although these synaptic responses to the cadherin blockade became less evident upon the maturation of the synapses. These findings suggest that cadherin regulates dendritic spine morphogenesis and related synaptic functions, presumably cooperating with cadherin-independent adhesive mechanisms to maintain spine-axon contacts.

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共同研究・競争的資金等の研究課題 15

  1. 鳥類コミュニケーションシグナルの解析から理解する言語の生成と認知の脳内機構

    安部健太郎, 乾健太郎, 小川芳樹

    2021年7月 ~ 2026年3月

  2. ヴァーチャル情報を利用した動物コミュニケーションシグナルの解読

    安部 健太郎

    2023年6月30日 ~ 2025年3月31日

  3. 脳変容メカニズムの解明のための転写因子活性センサス

    安部 健太郎

    2022年6月16日 ~ 2024年3月31日

  4. 学習や病態に影響するグリア可塑性の機構解明

    安部 健太郎

    2021年9月10日 ~ 2023年3月31日

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    近年,グリアが脳の可塑的変化に寄与することが明らかになってきているが,その分子メカニズムの多くは不明である.また,炎症やうつ病などの病態に関連してグリアの状態の変化が起きることが知られている.このような細胞機能や発達・病態に伴う変化の背景には,細胞の状態を規定する遺伝子発現状態の長期的な変化がある.遺伝子発現を制御する転写因子は細胞の状態を司る「かなめ」であり,細胞機能の遂行や病態の進行過程には,転写因子の活性のダイナミックな変化および慢性的な活性変化があると考えられる.本研究では研究代表者によって近年開発された“脳内転写因子活性プロファイリング”により,神経細胞およびグリア細胞での学習や病態に伴う細胞内在の転写因子活性の変化を定量解析する.病態に依存して活性が変動する転写因子を明らかにした上で,それらを人為的に操作することによる脳機能への介入を目指す.本年度,生体組織内細胞の内在転写因子活性を細胞腫特異的に定量評価することを可能にする、レポーターウイルスの開発と、それを利用した転写因子活性プロファイリング技術の確立に成功し,論文発表した(Abe and Abe iScience 2022)。この手法を用いて,マウス生体内および培養大脳皮質細胞におけるグリア細胞および神経細胞における転写因子活性の定量と比較を行った。

  5. 動物コミュニケーションシグナルのリアルタイムフィードバック提示

    安部 健太郎

    2021年7月9日 ~ 2023年3月31日

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    ヒトは音素を複雑に組み合わせた音声言語である「ことば」を使用し、他個体と意思疎通を図る。このように複雑な音声を使用する動物種は少なく、「ことば」による意思疎通はヒト固有の能力とされることも多い。鳥類の一類、鳴禽類も「歌」や「さえずり」と呼ばれる音素を複雑に組み合わせたシーケンスを用いてコミュニケーションを取得し、状況に応じて多彩なシーケンスからなる「さえずり」を発するため,ヒトの「ことば」の発声や理解の一部の神経機構を解析する動物モデルとして使用できる。本計画では、鳴禽類を防音箱中に隔離し、被験個体が発するさえずりをリアルタイムで解読するとともに液晶モニタ上のバーチャル個体を介して人工的に応答さえずりを提示するシステムを開発する。これにより音声シーケンスによるコミュニケーションを動物モデルにおいて実験室内で再現することを可能にする。この目的のため,本研究では,鳴禽類個体の発する「さえずり」中の音声シーケンスを迅速に解析するプログラムを作成する。また,鳴禽類個体に対し擬似的な状況を提示しそれに応じて発せられる「さえずり」を記録,その音声解析を行い状況に応じて発せられる音声パターンの違いを明らかにする。また被験個体の「さえずり」発声後に迅速にその内容を解析し,それに応じた人為シグナル提示するセットアップを確立する。また,そのような人為シグナルに対する被験個体の応答を音声,行動,そして脳活動の観点から記録し,被験個体がどのようにその人為シグナル評価するのかを明らかにする。

  6. 記憶形成タイムコースを担う脳内機構の解明と制御 競争的資金

    安部 健太郎

    2019年4月 ~ 2023年3月

  7. ストレス経験が長期にわたり個体に及ぼす影響の解明と制御 競争的資金

    安部 健太郎

    2018年10月 ~ 2022年3月

  8. 個性を創り出す脳内転写因子活性の定量評価

    安部 健太郎

    2019年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    動物の「個性」は個体の行動パターンに現れるが、先天的要因であるゲノムの違いが行動や反応などの「個性」の形成に重要であることが知られる。一方で、同じゲノム情報をもつ個体も違った行動パターンを取得することから、同じゲノムをもつ動物が如何にして異なる「個性」を獲得していくのかなど、「個性」を生み出すメカニズムについては不明な部分が多い。本研究では、脳内の遺伝子発現プロファイルの慢性的な変化が個性を生み出すと考え、申請者の独自開発技術により、それらの発現プロファイルを直接作り出す転写因子の活性をマウス(Mus musculus)のin vivo脳内で定量計測する。本研究期間においては、先天的な遺伝情報の違いによる個性的行動の背景にある脳内転写因子活性の違い、また、同じゲノムをもつ個体においても育成環境・飼育環境による行動の違いに着目し、環境要因依存的な脳内転写因子活性の変化とその生理的意義について明らかにする。本年度は、マウスの系統による恐怖条件付け学習やオープンフィールドでの行動パターンの差異を生み出す機構について、脳内転写因子活性の評価をおこなった。また、生後育成環境や生活環境による社会相互作用傾向および行動パターンの違いを確認し、それらの背景にある脳内転写因子活性の違いについての解析を行った。先天的なゲノム情報および、後天的な生育環境の違いにより脳内の転写因子活性の違いが生じ、それが遺伝子発現プロファイルの変化を介して「個性」へ影響を及ぼす可能性が示された。

  9. 神経活動依存的な遺伝子発現システムの構成的解析 競争的資金

    安部 健太郎

    2016年7月 ~ 2020年3月

  10. 生体脳内の転写因子活性の可視化と制御 競争的資金

    安部 健太郎

    2016年4月 ~ 2019年3月

  11. 時系列情報の神経回路基盤

    渡邉 大, 安部 健太郎, 濱口 航介, 松井 亮介, 長谷川 拓

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関:Kyoto University

    2012年5月31日 ~ 2017年3月31日

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    ソングバードは、生得的にパターンが決定している「コール」に加えて、ヒトと同様に模倣により獲得する「ソング」という2種類の音声信号によりコミュニケーションする。高度な時系列情報処理を必要とする音声認識・制御の神経回路の形成機構を明らかにするために、トランスジェニックソングバードを作成し解析した。その結果、神経活動依存的な転写因子CREBの活性を操作してもコールには影響ないが、CREB活性を抑えるとソングの発達が有意に障害されることが明らかとなった。以上の結果は、後天的に獲得される音声のような時系列情報処理能力の獲得にはCREBを介する神経活動依存的な遺伝子発現調節が重要であることを示唆する。

  12. 後天的な音声コミュニケーションの神経機構とその発達メカニズムの解明 競争的資金

    安部 健太郎

    2010年10月 ~ 2016年3月

  13. 先天的情報と後天的情報を繋ぐ神経活動依存的遺伝子発現機構 競争的資金

    安部 健太郎

    2013年4月 ~ 2015年3月

  14. 鳴禽類における音声識別メカニズムの解明 競争的資金

    安部 健太郎

    2010年4月 ~ 2012年3月

  15. シナプスの構造的可塑性の接着分子による制御機構

    安部 健太郎

    2004年 ~ 2006年

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    これまでに私はカドヘリン・カテニン細胞接着機構がシナプスにおけるシナプス前後細胞間の接着の安定性に重要であることを示した.一方,シナプスの結合の安定性は神経活動によって制御されることが報告されている.よって,神経活動がシナプスでのカドヘリン・カテニンによる細胞接着活性を制御している可能性が想定された.この想定に基づき,本年度では培養した海馬神経細胞において薬理学的に神経活動を上昇させたときに引き起こされるカドヘリン・カテニンの生化学的な変化を探求した.その結果,NMDA型グルタミン受容体を活性化する神経活動刺激により,β-カテニンのアミノ末領域の切断がおきることを明らかにし,タンパク分解酵素カルパインがβ-カテニンのアミノ末領域を直接切断することを明らかにした.神経活動依存的に切断されたβ-カテニンの断片は全長分子より安定となり,細胞内に蓄積し,神経細胞の核へ移行した.また,この断片は核で転写因子Tcf/Lefと結合し,遺伝子の転写を活性化することを明らかにした.β-カテニンの安定化による遺伝子転写の活性化として,分泌タンパクWnt依存的なものが知られているが,本研究で明らかにしたβ-カテニンの切断による遺伝子転写の活性化はWntとは関係なく起こることがわかり,神経細胞における新たな遺伝子転写の活性化メカニズムであることが分かった.また,生体マウスでの解析により,同様な神経活動依存的なβ-カテニンの切断と,遺伝子転写の活性化は,マウス新規探索行動後にも観察されることを明らかにし,生理的な条件においても今回明らかにした遺伝子調節機構が働いていることを示した.

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