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Unraveling the pathogenesis of Parkinson's disease using multi-scale Ca2+ imaging

Research Project

Project/Area Number 16K08486
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field General physiology
Research InstitutionOsaka University (2018)
Tohoku University (2016-2017)

Principal Investigator

Osanai Makoto  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90286419)

Research Collaborator Kobayashi Kazuto  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsマルチスケールイメージング / カルシウムイメージング / MRI / 大脳基底核 / 線条体 / 投射ニューロン / 運動機能 / パーキンソン病 / 脳・神経 / 生理学 / イメージング / モデル動物 / 病態生理 / カルシウム
Outline of Final Research Achievements

To reveal the functions of basal ganglia, we developed a multi-scale imaging method for neuronal activity recording, and used this method to measure brain functions of Parkinson’s disease-like mice and others.
1. We optimized the methods of quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI (qAIM-MRI). Using this method, we revealed where the neuronal activity changed in Parkinson’s disease-like mice. 2. We assessed the motor function of Parkinson’s disease-like mice using behavioral test. We found the brain region where the neuronal activity was correlated with the score of the behavioral test. 3. We found that the responses induced by cortical axon stimulation differed between the direct- and the indirect-pathway neuron in the beta band frequency range.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、in vivo, in vitro イメージングによる神経活動計測に加えて表現型を行動学実験により定量化した。このようにある疾患モデル動物に対して、マルチスケールかつマルチディメンジョンのデータを組み合わせて解析を行うことで、疾患による細胞レベルから大規模神経回路までの多階層での神経活動の異常、及びその相互関係を明らかにすることができる。加えて、このマルチスケールイメージングは同一個体で行うことが可能であり、多階層から成る脳・神経系の理解に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (66 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (52 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] ハーバード大学医学部(米国)

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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Ultra-thin fluorescence endoscope imaging system for functional biological imaging2017

    • Author(s)
      Osanai M, Ohkawa N, Kamiya A, Inami C, Sato M, Ohkura M, Kojima T, Kohmura Y, Hayashi Y, Yanagawa Y, Ohsawa M, Nakai J, Inokuchi K, Homma N, Mushiake H
    • Organizer
      SICE SSI 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 脳の機能イメージングを可能にする内視鏡システム2017

    • Author(s)
      小山内 実
    • Organizer
      第 4 回メディカルメッセ
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Whole brain activity mapping using quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI2017

    • Author(s)
      Osanai M, Ohsawa M, Tanihira H, Kikuta S, Inami C, Homma N
    • Organizer
      ACS2017 -International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2017-
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 極微細蛍光内視鏡による脳深部機能イメージング2017

    • Author(s)
      小山内 実
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 脳機能解明を目指したマルチスケールイメージング2017

    • Author(s)
      小山内 実
    • Organizer
      第 5 回ヘテロ・ニューロ・アナリシス研究会
    • Place of Presentation
      米沢・山形大学
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 脳機能解明を目指したマルチスケールイメージング2017

    • Author(s)
      小山内 実, 菊田 里美, 本間 経康
    • Organizer
      医用・生体工学研究会「神経工学&バイオサイバネティックス」
    • Place of Presentation
      東京・東京大学先端科学技術研究センター
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Whole brain activity mapping using quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI2016

    • Author(s)
      Osanai M, Kikuta S, Tamura H, Homma N
    • Organizer
      第 54 回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば・国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] The relevant nuclei of Parkinson’s disease were elucidated by the quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI in MPTP mouse model2016

    • Author(s)
      Kikuta S, Nakamura Y, Yamamura Y, Yanagawa Y, Homma N, Tamura H, Kasahara J, Osanai M
    • Organizer
      Neuroscience 2016
    • Place of Presentation
      米国・サンディエゴ
    • Year and Date
      2016-11-12
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualizing the history of the neuronal activities of whole brain using quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI2016

    • Author(s)
      Osanai M, Kikuta S, Tamura H, Homma N
    • Organizer
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム 2016
    • Place of Presentation
      大阪・大阪国際交流センター
    • Year and Date
      2016-11-03
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 定量的マンガン造影 MRI を用いた大脳皮質-基底核-視床ループにおけるパーキンソン病責任領野の可視化2016

    • Author(s)
      菊田 里美, 中村 幸代, 山村 行生, 本間 経康, 柳川 右千夫, 田村 元, 笠原 二郎, 小山内 実
    • Organizer
      平成 28 年度文部科学省新学術領域研究 学術研究支援基盤形成 先端モデル動物支援プラットフォーム 若手支援技術講習会
    • Place of Presentation
      茅野・蓼科グランドホテル滝の湯
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Correlation between the neuronal activity and the severity of Parkinson's disease in mouse model2016

    • Author(s)
      Kikuta S, Nakamura Y, Yamamura Y, Homma N, Yanagawa Y, Tamura H, Kasahara J, Osanai M
    • Organizer
      第 39 回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜・パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI reveals severity of Parkinson’s disease in MPTP mouse model2016

    • Author(s)
      Kikuta S, Nakamura Y, Yamamura Y, Yanagawa Y, Homma N, Tamura H, Kasahara J, Osanai M
    • Organizer
      10th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      デンマーク・コペンハーゲン
    • Year and Date
      2016-07-02
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 所属機関作成 web ページ

    • URL

      http://sahswww.med.osaka-u.ac.jp/jpn/departments/iryogijyutu-hosya_seitaikinou.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究グループホームページ

    • URL

      http://www.rii.med.tohoku.ac.jp/brain/index_osanai.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学イメージング装置2017

    • Inventor(s)
      小山内 実, 虫明 元
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東北大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017-03-29
    • Related Report
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    • Overseas

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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-02-21  

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