Anatomical and functional mapping in the cognitive behavior through the talamostriatal network
| Project/Area Number |
20K06912
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
加藤 成樹 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (90443879)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 視床線条体 / 聴覚弁別行動 / 認知機能 / 大脳基底核 |
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| Outline of Research at the Start |
視床を含む大脳基底核は、運動、認知、情動などの様々な脳機能を調節し、その異常は種々の精神・神経疾患の病態と深い関連を持つことが知られているが、神経回路レベルでの機能的な解析は進んでいない。本研究では、認知機能障害を伴うパーキンソン病において視床の神経細胞が一部変性することに着目し、視床線条体経路の認知機能における役割を解析することで、大脳基底核ネットワークの機能マッピングに取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物は自然界で生き抜くためにさまざまな感覚系機能を駆使して情報収集し、それが命の危険に晒されるようなものであれば瞬時に身を守る行動を選択する。一方で生存に欠かせない摂食行動であったり、子孫繁栄のための求愛行動が実行される際にも、動物がその場に応じて取るべき行動が発現できるように情報の統合・制御・出力を脳内でコントロールしている。皮質・視床・線条体などを連関する大脳基底核ネットワークは、ポジティブ/ネガティブフィードバックを行いながら、大脳辺縁系とも密な神経連絡を通して、運動・認知・情動行動の統御をしている。中でも視床はさまざまな脳領域を繋ぐ中継核としての役割を担い、また精神・神経疾患の発症との関わりも示唆されているが、神経回路レベルでの機能的な研究成果は非常に少ない。
本研究は、特定の神経ネットワークの機能を選択的に亢進/抑制する技術を基盤として、視床ー線条体回路の生理機能研究を推進することを目的とし、本経路における高次脳機能に関わる行動発現の脳内メカニズムを明らかにすることを目指す。
マウスを用いた先行研究では、視床束傍核 (Parafascicular nucleus, PF)ー線条体神経回路の選択的機能阻害実験によって、視覚性弁別課題における学習獲得及び実行機能に必須であることが示唆されている。これをさらに解析を進めるため令和4年度は、視床PFから入力を受ける領域を背外側前方線条体 (anterior dorsolateral striatum, aDLS)と腹外側後方線条体 (posterior ventrolateral striatum, pVLS)に分けて、PFーaDLSおよびPFーpVLSの両経路を標的とした機能操作モデル動物を作出した。本モデルを用いて、聴覚性の音弁別による感覚刺激においても、本経路が学習行動の制御に関与することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
線条体をaDLSおよびpVLSのsubdivisionに区別した経路ターゲッティングモデル動物の作出に成功し、その行動試験を行ったところ、期待する行動変化を誘導することに成功した。
現在はこの実験条件を使って、動物数を増やすことで実験データの確からしさを精査している。
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| Strategy for Future Research Activity |
視床PFから線条体における2つのsubdivisionへの入力系が異なる行動機能を持つことを明らかにするため、行動試験結果の解析をより詳細に行い、特に学習行動獲得の時期特異性に注目しながら、経路除去のみではなく光遺伝学・化学遺伝学を用いた機能促進、抑制系の導入と神経活動記録実験のためのさまざまな検討を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] 1. Reinstating olfactory bulb derived limbic gamma oscillations alleviates depression.2023
Author(s)
Li, Q.*, Takeuchi, Y.*, Wang, J., Barcsai, L., Pedraza, L.K., Kozak, G., Nakai, S., Kato, S., Kobayashi, K., Ohsawa, M., Lorincz, M.L., Devinsky, O., Buzsaki, G. and Berenyi, A. * Equal contribution
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Journal Title
Neuron
Volume: In press
Issue: 13
Pages: 1-11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] 2. Highly selective transgene expression through the flip-excision switch system by using a unilateral spacer sequence.2023
Author(s)
Matsushita, N.*, Kato, S.*, Nishizawa, K., Sugawara, M., Takeuchi, K., Miyasaka, Y., Mashimo, T. and Kobayashi, K. * Equal contribution
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Journal Title
Cell Rep. Methods
Volume: 3
Issue: 2
Pages: 100393-100393
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 3. Catecholaminergic cell type-specific expression of Cre recombinase in knock-in transgenic rats generated by the Combi-CRISPR technology.2022
Author(s)
Matsushita, N., Nishizawa, K., Kato, S., Iguchi, Y., Fukabori, R., Takeuchi, K., Miyasaka, Y., Mashimo, T. and Kobayashi, K.
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Journal Title
J. Neurosci. Methods
Volume: 381
Pages: 109707-109707
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 4. Recording and manipulation of the maternal oxytocin neural activities in mice.2022
Author(s)
Yukinaga, H., Hagihara, M., Tsujimoto, K., Chiang, H., Kato, S., Kobayashi, K. and Miyamichi, K.
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Journal Title
Curr. Biol.
Volume: 32
Issue: 17
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Retrograde Transgene Expression via Neuron-Specific Lentiviral Vector Depends on Both Species and Input Projection.2021
Author(s)
Otsuka Y, Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Miwa M, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
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Journal Title
Viruses
Volume: 13(7)
Issue: 7
Pages: 1387-1387
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Enhanced Retrieval of Taste Associative Memory by Chemogenetic Activation of Locus Coeruleus Norepinephrine Neurons2020
Author(s)
Fukabori R, Iguchi Y, Kato S, Takahashi K, Eifuku S, Tsuji S, Hazama A, Uchigashima M, Watanabe M, Mizuma H, Cui Y, Onoe H, Hikishima K, Yasoshima Y, Osanai M, Inagaki R, Fukunaga K, Nishijo T, Momiyama T, Benton R, & Kobayashi K
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Journal Title
The Journal of Neuroscience
Volume: 40
Issue: 43
Pages: 8367-8385
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dopaminergic signaling in the nucleus accumbens modulates stress-coping strategies during inescapable stress.2020
Author(s)
Cui, W., Aida, T., Ito, H., Kobayashi, K., Wada, Y., Kato, S., Nakano, T., Zhu, M., Isa, K., Kobayashi, K., Isa, T., Tanaka, K. and Aizawa, H.
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Journal Title
J Neurosci.
Volume: 40
Issue: 38
Pages: 7241-7254
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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