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Verification of the effects of rehabilitation on neural circuit reorganization in motor cortex.

Research Project

Project/Area Number 17K13067
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

Kondo Takahiro  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (70759886)

Research Collaborator USHIBA Junichi  
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsマーモセット / カルシウムイメージング / 脊髄損傷 / 運動制御 / リハビリテーション / 脳深部カルシウムイメージング / 神経科学
Outline of Final Research Achievements

The plasticity of neuronal activity was examined in a rat corticospinal tract injury model. 208 ± 7.2 neuronal activities were recorded in the motor cortex. Neural activity in the rat motor cortex during arm reaching movements was recorded, and 12.7 cells (6.1%) were found to be active in association with reaching movements. It was confirmed that the number of these nerve cells related to reaching movement decreased 1 -2 weeks after injury and increased thereafter. Similarly, in the marmoset motor area, it was confirmed that neurons mobilized before, immediately after (paralysis), and during recovery from corticospinal tract injury changed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この内視鏡レンズを用いた観察手法は、より脳の深部に位置する大脳基底核や海馬などの領域における観察にも応用が可能であり、運動や認知、記憶などの霊長類における複雑な脳機能に関わる神経ネットワークの研究の有力なツールとなる。さらに精神・神経疾患モデルマーモセットに対し適用することで、ヒトにおける精神・神経疾患の新たな治療へ展開されることが期待されます。
リハビリテーションは様々なメカニズムが複合的に合わせることで運動機能回復に寄与するが、本研究ではその中でも脊髄損傷後に局所回路の再編成がどのように起こるかIn vivo カルシウムイメージング手法を用いて解析することができた。

Report

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

    (9 results)

All 2019 2018 2017 Other

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

  • [Int'l Joint Research] James H. Clark Center for Biomed Eng Sci/CNC Program, Stanford University/Howard Hughes Medical Institute(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Calcium Transient Dynamics of Neural Ensembles in the Primary Motor Cortex of Naturally Behaving Monkeys2018

    • Author(s)
      Kondo T, Saito R, Otaka M, Yoshino-Saito K, Yamanaka A, Yamamori T, Watakabe A, Mizukami H, Schnitzer MJ, Tanaka KF, *Ushiba J, *Okano H
    • Journal Title

      Cell Rep

      Volume: 24(8) Issue: 8 Pages: 2191-2195

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.07.057

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 小型蛍光顕微鏡を用いた自由行動下のマーモセットカルシウムイメージング2019

    • Author(s)
      近藤崇弘, 佐藤裕太, 牛場潤一, 岡野栄之
    • Organizer
      マーモセット 研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 内視鏡型蛍光顕微鏡によるマーモセット一次運動野の大規模神経活動記録2018

    • Author(s)
      近藤崇弘, 佐藤裕太, 田中謙二, 牛場潤一, 岡野栄之
    • Organizer
      慶應ライフサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 運動制御機構からみたマーモセット2018

    • Author(s)
      近藤崇弘、岡野秀行
    • Organizer
      マーモセット研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] マーモセット上肢到達運動学習中にみられる一次運動野神経細胞の動員様式に関する検討2017

    • Author(s)
      佐藤雄太、近藤崇弘、岡野栄之、牛場潤一
    • Organizer
      Motor Control 研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 自然行動下コモンマーモセットにおける一次運動野 Ca イメージングによる運動方向同定2017

    • Author(s)
      齊藤璃紗、近藤崇弘、岡野栄之、牛場潤一
    • Organizer
      Motor Control 研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 世界初・自由行動環境下における霊長類の大脳皮質深部の多細胞活動の計測に成功

    • URL

      https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2018/8/22/28-47376/

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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 世界初・自由行動環境下における霊長類の大脳皮質深部の多細胞活動の計測に成功

    • URL

      https://www.amed.go.jp/news/release_20180822-02.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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