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Elucidation of role of nucleus accumbens for neural circuit reorganization during motor function recovery

Research Project

Project/Area Number 15H01819
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionKyoto University (2017-2019)
Institute of Physical and Chemical Research (2015-2016)

Principal Investigator

Onoe Hirotaka  京都大学, 医学研究科, 特定教授 (80214196)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水間 広  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (00382200)
西村 幸男  公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, プロジェクトリーダー (20390693)
田原 強  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (20419708)
林 拓也  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (50372115)
角元 恭子  公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員(上席・主任研究員クラス) (00442583)
山中 創  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 特別研究員 (10415573)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2015: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Keywords機能回復 / 脊髄損傷 / 測坐核 / 腹測線条体 / 脳機能イメージング / マカクサル / 機能結合 / p11 / siRNA / 前脳基底核 / 側坐核 / サル / 脳機能画像 / モチベーション / 脳機能再編 / 腹側線条体 / 機能イメージング / 精密把持 / リハビリテーション / 精密把握 / P11 / 神経ネットワーク / うつ病
Outline of Final Research Achievements

To assess the neural circuit reorganization during the recovery process after spinal cord injury, we investigated lesion and functional imaging experiments using macaque monkeys. In the early stages of recovery, the ventral striatum, including the nucleus accumbens, a motivation center, activates motor-related areas is important for recovery of dexterous finger movements. In addition, we identified that the p11 protein, which plays important role for the translocation of serotonin 5-HT1B receptor to the cell-membrane and is deeply involved in pathogenesis of the depression, are specifically expressed on the acetylcholine (Ach) neurons in the nucleus accumbens and basal forebrain. Furthermore, to manipulate the expression level of the p11 protein in brain, we made Tet-off system incorporating siRNA of monkey p11.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳梗塞や脊髄損傷患者の多くは運動機能の麻痺と併発して鬱症状を示し、意欲の減退が運動機能回復の妨げとなっている。我々は、マカクの脊髄損傷モデルを用いて、損傷後の早期回復段階における側坐核を含む腹側線条体の活動が、運動関連領域を活性化し指の巧緻運動の回復に関与することを実証した。脊髄損傷後の回復過程の早期では、腹側線条体と広範囲の運動関連領域との間に一過性の機能的結合の増大が必要で、腹側線条体を破壊すると精密把持は回復しない。腹側線条体は、意欲や動機付けに関係する重要な部位であり、その詳細な神経・分子基盤を明らかにすることは、適切で効率的なリハビリテーションを考える上で極めて重要である。

Report

(6 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] KU LEUVEN(ベルギー)

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  • [Int'l Joint Research] Claude Bernard University Lyon(フランス)

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  • [Journal Article] The Ventral Striatum is a Key Node for Functional Recovery of Finger Dexterity After Spinal Cord Injury in Monkeys2019

    • Author(s)
      Suzuki Michiaki、Onoe Kayo、Sawada Masahiro、Takahashi Nobuaki、Higo Noriyuki、Murata Yumi、Tsukada Hideo、Isa Tadashi、Onoe Hirotaka、Nishimura Yukio
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 30 Issue: 5 Pages: 3259-3270

    • DOI

      10.1093/cercor/bhz307

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  • [Journal Article] Comprehensive analysis of area-specific and time-dependent changes in gene expression in the motor cortex of macaque monkeys during recovery from spinal cord injury.2018

    • Author(s)
      Higo N et al.
    • Journal Title

      J Comp Neurol.

      Volume: 526 Issue: 7 Pages: 1110-1130

    • DOI

      10.1002/cne.24396

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Function of the nucleus accumbens in motor control during recovery after spinal cord injury.2015

    • Author(s)
      Sawada, M., K. Kato, T. Kunieda, N. Mikuni, S. Miyamoto, H. Onoe, T. Isa and Y. Nishimura
    • Journal Title

      Science

      Volume: 350 Issue: 6256 Pages: 98-101

    • DOI

      10.1126/science.aab3825

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  • [Presentation] Macaque ventral midbrain facilitates the output to forelimb muscles via the primary motor cortex2019

    • Author(s)
      Suzuki M, Inoue K-I, Nakagawa H, Takada M, Isa T and Nishimura Y
    • Organizer
      The 2019 Annual Meeting of the Society tor the Neural Control of Movement (NCM) 2019
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      西村幸男
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      鈴木迪諒
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  • [Presentation] Coupling between the nucleus accumbens and motor cortex appears during demanding motor control2019

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      Suzuki M, Nishimura Y
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      第42回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 3.A novel diffusion-weighted MRI, S-index of the macaque monkey brain ex vivo2019

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      Hirotaka Onoe, Tomohisa Okada, Denis Le Bihan, Tadashi Isa
    • Organizer
      3rd Japanese Meeting for Human Brain Imaging
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  • [Presentation] 双方向性神経活動操作で側坐核の役割を探る2019

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  • [Presentation] 脊髄損傷後の指先巧緻性運動の機能回復には腹側線条体が必要不可欠である2018

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      鈴木迪諒、尾上嘉代、澤田真寛、村田弓、肥後範行、塚田秀夫、伊佐正、尾上浩隆、西村幸男
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      第12回モーターコントロール研究会
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      Nishimura Y
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      第32回日本脊髄外科学会/The 8th Annual Meeting of Asia Spine
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  • [Presentation] 側坐核は脊髄損傷後の指先巧緻性の回復に特異的に関与する(Causal role of the nucleus accumbens in functional recovery of finger dexterity after spinal cord injury)2017

    • Author(s)
      2.鈴木 迪諒 , 尾上 嘉代 , 澤田 真寛 , 高橋 伸明 , 肥後 範行, 村田 弓, 塚田 秀夫, 伊佐 正, 尾上 浩隆, 西村 幸男
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 脊髄損傷後の運動機能回復には側坐核が必要不可欠である2017

    • Author(s)
      3.鈴木迪諒, 尾上嘉代, 澤田真寛, 村田弓, 肥後範行, 塚田秀夫, 伊佐正, 尾上浩隆, 西村幸男
    • Organizer
      第2回基礎理学療法学夏の学校
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Nucleus accumbens plays an essential role for recovery of finger dexterity after spinal cord injury2017

    • Author(s)
      4.M. SUZUKI, K. ONOE, M. SAWADA, N. TAKAHASHI, N. HIGO, Y. MURATA, H. TSUKADA, T. ISA, H. ONOE, Y. NISHIMURA
    • Organizer
      Sfn2017
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic redirection of corticomuscular networks during recovery from spinal cord injury2017

    • Author(s)
      5.Zenas C Chao, Masahiro Sawada, Tadashi Isa, Yukio Nishimura
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
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  • [Presentation] 心が身体を動かす神経基盤2017

    • Author(s)
      西村幸男
    • Organizer
      平成29年度生理研研究会・7回社会神経科学研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Function of the nucleus accumbens in motor control2016

    • Author(s)
      Yukio Nishimura
    • Organizer
      20th Thai Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      Phtisanulok, Thailand
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 身体運動制御に対する中脳辺縁系-皮質運動野間ネットワークの因果律2016

    • Author(s)
      西村幸男
    • Organizer
      第109回近畿生理学懇話会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学阿倍野キャンパス(大阪府大阪市)
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  • [Presentation] 脊髄損傷からの機能回復戦略2016

    • Author(s)
      西村幸男
    • Organizer
      生理学研究所・和漢医薬学総合研究所研究会最先端生理学と和漢医薬学との融合
    • Place of Presentation
      生理学研究所(岡崎市)
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  • [Presentation] モチベーションで制御される運動パフォーマンスの神経基盤2016

    • Author(s)
      西村幸男
    • Organizer
      第93回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
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    • Invited
  • [Presentation] 心と身体を繋ぐ神経基盤2015

    • Author(s)
      西村幸男
    • Organizer
      第147回スポーツサイエンス研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学所沢キャンパス
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    • Invited
  • [Remarks] "やる気や頑張り"がリハビリテーションによる運動機能回復に 大切であることを脳科学的に証明

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/release/2015/10/post_306.html

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    • URL

      http://www.amed.go.jp/news/release_20151002.html

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Published: 2015-04-16   Modified: 2022-11-04  

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