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Neural mechanisms of mismatch negativity generation: involvement of dopamine neurons

Research Project

Project/Area Number 19K17084
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 52030:Psychiatry-related
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

稲葉 洋芳  新潟大学, 脳研究所, 特任助教 (70793933)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords統合失調症 / 事象関連電位 / ドパミン / 皮質脳波 / 聴覚認知 / 神経オシレーション / ラット / MMN / リスペリドン / キンピロール / 抗精神病薬 / 聴覚ミスマッチ反応 / DREADD / ドパミンD2受容体 / 脳波 / サイトカイン
Outline of Research at the Start

統合失調症のバイオマーカーとして期待されている脳波反応「ミスマッチ陰性電位(mismatch negativity: MMN)」は、感覚入力の予測誤差を反映すると言われている。ドパミン神経も外部刺激に対して活動応答することで予測誤差信号を伝達し、認知機能を調節する。近年、過剰なドパミン放出による予測誤差伝達の破綻が、統合失調症の発症要因の一つになっていると考えられているが、MMNに対するドパミンの役割はわかっていない。本研究では、MMNの神経基盤の一端を明らかにするために、ラットを用いてドパミン神経活動と聴覚MMNの関連性を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

統合失調症のバイオマーカーとして期待されている脳波反応「ミスマッチ陰性電位(mismatch negativity: MMN)」は、感覚入力の予測誤差を反映すると言われている。近年、過剰なドパミン放出による予測誤差伝達の破綻が、統合失調症の発症要因の一つになっていると考えられているが、MMNに対するドパミンの役割はわかっていなかった。本研究では、ラットを用いてドパミン神経活動と聴覚MMNの関連性を明らかにすることを目的とした。本研究の結果から、中脳ドパミン神経の過剰発火を示すことが既に明らかになっている上皮成長因子(EGF)を新生仔期に投与した統合失調症モデルラットが、音程MMNだけでなく音長MMNの障害を示すことが明らかになった。さらに、ドパミンD2様受容体選択的アゴニストやアンタゴニストを用いた薬理学的な実験により、ドパミンD2様シグナリングの過剰活動が音程MMNの前頭皮質成分の障害を引き起こすことが示唆された。これらの結果をふまえ、最終年度には、主に中脳ドパミン神経特異的な影響を明らかにするために、TH-Creドライバーラットを用いた化学遺伝学的(DREADD)実験をおこなった。その結果、中脳ドパミン神経系の過剰活性化が音程MMNの前頭皮質成分を乱すことがわかった。本研究の結果から、統合失調症患者で観察されるMMN障害にドパミン神経伝達異常が一部関与している可能性が示唆された。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 7 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] The dopamine D2 agonist quinpirole impairs frontal mismatch responses to sound frequency deviations in freely moving rats2021

    • Author(s)
      Inaba Hiroyoshi、Namba Hisaaki、Kida Satoshi、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Neuropsychopharmacology Reports

      Volume: - Issue: 3 Pages: 405-415

    • DOI

      10.1002/npr2.12199

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Perinatal Epidermal Growth Factor Signal Perturbation Results in the Series of Abnormal Auditory Oscillations and Responses Relevant to Schizophrenia2021

    • Author(s)
      Inaba Hiroyoshi、Kai Ryota、Namba Hisaaki、Sotoyama Hidekazu、Jodo Eiichi、Nin Fumiaki、Hibino Hiroshi、Yabe Hirooki、Eifuku Satoshi、Horii Arata、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Schizophrenia Bulletin Open

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1093/schizbullopen/sgaa070

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] S25-1 Mismatch negativity and frequency spectra of electrocorticogram to duration deviance in a rat model of schizophrenia2020

    • Author(s)
      Inaba Hiroyoshi、Namba Hisaaki、Sotoyama Hidekazu、Narihara Itaru、Jodo Eiichi、Yabe Hirooki、Eifuku Satoshi、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Clinical Neurophysiology

      Volume: 131 Issue: 10 Pages: e257-e257

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2020.04.115

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] EL-1 Animal modeling of schizophrenia and its evaluation; use of auditory ERPs2020

    • Author(s)
      Nawa Hiroyuki、Narihara Itaru、Sotoyama Hidekazu、Namba Hisaaki、Inaba Hiroyoshi
    • Journal Title

      Clinical Neurophysiology

      Volume: 131 Issue: 10 Pages: e237-e237

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2020.04.030

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Sound frequency dependence of duration mismatch negativity recorded from awake rats2019

    • Author(s)
      Inaba Hiroyoshi、Namba Hisaaki、Sotoyama Hidekazu、Narihara Itaru、Jodo Eiichi、Yabe Hirooki、Eifuku Satoshi、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Neuropsychopharmacology Reports

      Volume: 40 Issue: 1 Pages: 96-101

    • DOI

      10.1002/npr2.12090

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neonatal exposure to an inflammatory cytokine, epidermal growth factor, results in the deficits of mismatch negativity in rats2019

    • Author(s)
      Jodo Eiichi、Inaba Hiroyoshi、Narihara Itaru、Sotoyama Hidekazu、Kitayama Eiko、Yabe Hirooki、Namba Hisaaki、Eifuku Satoshi、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 7503-7503

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43923-y

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Abnormal auditory mismatch responses to sound duration deviants in a neurodevelopmental rat model of schizophrenia2019

    • Author(s)
      Inaba Hiroyoshi、Sotoyama Hidekazu、Narihara Itaru、Namba Hisaaki、Jodo Eiichi、Eifuku Satoshi、Yabe Hirooki、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      IBRO Reports

      Volume: 6 Pages: S286-S286

    • DOI

      10.1016/j.ibror.2019.07.886

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] ドパミンD2受容体作動薬キンピロールはラットの周波数逸脱に対するミスマッチ陰性電位様反応を弱める2021

    • Author(s)
      稲葉 洋芳、難波 寿明、喜田 聡、那波 宏之
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Perinatal Epidermal Growth Factor Signal Perturbation Results in the Series of Abnormal Auditory Neurophysiological Responses Relevant to Schizophrenia2021

    • Author(s)
      稲葉 洋芳
    • Organizer
      第10回生理研-霊長研-新潟脳研合同シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 統合失調症患者と動物モデルに共通な聴覚生理反応異常とその評価2020

    • Author(s)
      那波 宏之、難波 寿明、成原 格、外山 英和、甲斐 竜太、稲葉 洋芳
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 統合失調症モデルラット硬膜上脳波の聴覚誘発性応答におけるβ帯域での変動2019

    • Author(s)
      難波寿明, 稲葉洋芳, 外山英和, 那波宏之
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 新潟大学脳研究所でのラットを用いたMMN研究2019

    • Author(s)
      稲葉洋芳
    • Organizer
      第49回日本臨床神経生理学会学術大会・サテライトシンポジウム第3回MMN研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 持続長逸脱に対する統合失調症モデルラットのミスマッチ陰性電位と脳波周波数スペクトル2019

    • Author(s)
      稲葉洋芳, 難波寿明, 外山英和, 成原格, 浄土英一, 矢部博興, 永福智志, 那波宏之
    • Organizer
      第49回日本臨床神経生理学会学術大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] A schizophrenia rat model induced by an inflammatory cytokine exhibits abnormal beta synchronization to auditory steady-state stimuli2019

    • Author(s)
      Hiroyoshi Inaba, Kohei Koide, Yuta Hattori, Hisaaki Namba, Hidekazu Sotoyama, Hiroyuki Nawa
    • Organizer
      Neural Oscillation Conference 2019: Towards Integrative Understanding of Human Nature
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Abnormal auditory mismatch responses to sound duration deviants in a neurodevelopmental rat model of schizophrenia2019

    • Author(s)
      Hiroyoshi Inaba, Hidekazu Sotoyama, Itaru Narihara, Hisaaki Namba, Eiichi Jodo, Satoshi Eifuku, Hirooki Yabe, Hiroyuki Nawa
    • Organizer
      IBRO2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 統合失調症とそのモデル動物における聴覚皮質過活動の分子プロファイル2019

    • Author(s)
      岩倉百合子, 原範和, 川原玲香, 外山英和, 稲葉洋芳, 小林雄太朗, 北山栄子, 柿田明美, 高橋均, 國井泰人, 日野瑞城, 矢部博興, 池内健, 喜田聡, 那波宏之
    • Organizer
      NEURO2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 覚醒ラットにおける音長変化を使った聴覚ミスマッチ反応;周波数依存性とガンマオシレーション効果2019

    • Author(s)
      稲葉洋芳, 外山英和, 成原格, 難波寿明, 浄土英一, 永福智志, 矢部博興, 那波宏之
    • Organizer
      NEURO2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 新潟大学脳研究所 分子神経生物学分野 ホームページ

    • URL

      https://www.bri.niigata-u.ac.jp/~molecular/

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-12-28  

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