魚類の行動を支配する脳機能に関する総合的研究

• Project/Area Number: 17208018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: General fisheries
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 植松 一眞 Hiroshima University, 大学院・生物圏科学研究科, 教授 (00116542)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 穆 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (30263734) ; 安藤 正昭 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (10100976) ; 吉田 将之 広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 准教授 (70253119) ; 吉田 毅 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (30397989)
• Project Period (FY): 2005 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥48,360,000 (Direct Cost: ¥37,200,000、Indirect Cost: ¥11,160,000); Fiscal Year 2008: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2007: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2006: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2005: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
• Keywords: 神経活動 / 魚類 / LSI / 遠隔無線記録 / 電極 / 小脳 / 学習 / 生理 / キンギョ / 遊泳 / ウナギ / 嗅覚刺激 / 脳 / 最初期遺伝子 / 動物行動 / 光学的心拍記録

Research Abstract

1)昨年度に発注した新設計テレメトリーLSIの動作試験を行った。これは集積化された増幅回路、AD変換回路と無線送信回路からなり、同時に最大10chの入力情報を処理できる。新たに開発した入力段の低インピーダンス対応、低周波ノイズ低減化CMOSオペアンプには、独創的な設計の低雑音回路とオートゼロ回路が組み込まれている。模擬神経信号を用いたシミュレーションでは期待した通りの性能が確認された。すでに相同の装置を用いて、神経筋遮断薬で不動化したキンギョ小脳から神経活動を取得・無線搬送・受信・再現することに成功しているので、当初の目的にふさわしい新規LSIを開発することができたと判断する。しかし、本LSIを実際に魚の脳に装着し、脳神経活動を導出記録するには至らなかった。
2)本LSIを元に開発されたCMOS温度センサーを、人間用の「飲むバイオセンサー」として実用化するための研究が進められている。
3)心拍動や呼吸運動を指標とする古典的恐怖条件付けを用いた、キンギョ小脳の部分破壊実験と小脳への局所麻酔薬投与実験により、小脳が学習の場の1つであることを確認した。
4)海水に馴致したウナギは水分を保持するために海水を飲む。末梢で受容した渇きの情報はペプチドである飲水調節ホルモンを介して脳に伝えられる。渇き情報の感覚一次中枢であるウナギの脳部位を絞り込み、さらに特定するための標本と実験手法を確立した。今後、電気生理学的に証明されることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Artificial control of swimming in goldfish by brain stimulation : Confirmation of the midbra in nuclei as the swimming center. (2009)
  • Author(s): N. Kobayashi, M. Yoshida, N. Matsumoto, K. Uematsu
  • Journal Title: Neuroscience Letters 452 Pages: 42-46
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A neural signal detection amplifier with low-frequency noise suppression (2009)
  • Author(s): T. Yoshida, A. Iwata, M. Yoshida, K. Uematsu, 他2名
  • Journal Title: IEEE Transaction on Biomedica1 Circuitsand Systems 掲載決定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mokecular cloning and effect of c-fos mRNA on pharmacological stimuli in the goldfish brain. (2006)
  • Author(s): Fujikawa, Yoshida, Uematsuら7名
  • Journal Title: Comparative Biochemistry Physiology 1・2 Pages: 253-259
• [Journal Article] Central mechanisms underlying fish swimming (2006)
  • Author(s): Uematsu, Yoshidaら7名
  • Journal Title: Brain Behavior and Evolution 69・2 Pages: 142-150
• [Presentation] 「飲むバイオセンサー」に用いるCMOS温度センサーの研究 (2009)
  • Author(s): 吉田 毅, 岩田 穆, 他2名
  • Organizer: 電子情報通信学会
  • Place of Presentation: 愛媛大学城北地区(松山市)
  • Year and Date: 2009-03-20
• [Presentation] ウナギの飲水行動を調節する脳内神経回路-哺乳類との比較 (2008)
  • Author(s): 椋田崇生, 安藤正昭
  • Organizer: 第33回日本比較内分泌学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島大学中央図書館
  • Year and Date: 2008-12-06
• [Presentation] 神経信号観測のためのワイヤレスセンシングLSIの研究 (2007)
  • Author(s): 有田 真一, 浴 良仁, 吉田 毅, 岩田 穆, 吉田 将之, 植松 一眞
  • Organizer: 第11回システムLSIワークショップ
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2007-11-20
• [Presentation] 神経信号センシングLSIのためのCMOS低雑音増幅回路の設計 (2007)
  • Author(s): 浴 良仁, 吉田 毅, 岩田 穆, 吉田 将之, 植松 一眞
  • Organizer: 電子情報通信学会 集積回路研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学