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霊長類辺縁皮質-ストリオソーム経路の多細胞活動記録法による機能解析

Research Project

Project/Area Number 21K07259
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 51020:Cognitive and brain science-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

雨森 智子  京都大学, 高等研究院, 特別研究員(RPD) (20896980)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords神経生理学 / マカクザル / 大脳基底核 / 線条体 / 多点同時記録法 / 微小電気刺激法 / カルシウムイメージング / ストリオソーム / 不安障害
Outline of Research at the Start

霊長類において不安障害に因果的に関わると考えられる神経回路は、大脳皮質-大脳基底核に広く分散し、その下流域に線条体ストリオソーム構造があることがわかってきた。応募者は、不安障害は辺縁皮質によるストリオソーム制御の異常によって引き起こされるという仮説をたてた。これを検証するため、霊長類辺縁皮質と線条体に、記録電極を多数留置し、神経細胞活動を同時記録する。特に、辺縁皮質の局所刺激により「不安状態」を引き起こし、辺縁皮質・線条体ニューロンの同期的活動にどのような変化が引き起こされるかを調べる。最終的には、ヒトの不安障害の治療への寄与を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

霊長類において不安障害やうつに因果的に関わるとされる神経回路は、大脳皮質ー大脳辺縁系にわたり広く分散して存在すると考えられてきた。近年、我々の研究から、これらの回路の下流域に線条体ストリオソーム構造が存在することが明らかになってきた。これまでの一連の研究に基づき、我々は、葛藤状況下で引き起こされる不安は、前頭前皮質(Front)-帯状回皮質(Cingulo)-線条体(Striatum)にわたる神経ネットワーク(FCSネットワーク)の相互作用、情報伝達の異常によって引き起こされるという仮説をたてた。この仮説を検証するため、まず、葛藤課題中のサルの腹内側前頭前皮質を微小電気刺激し、悲観的な意思決定を誘発した。悲観的な意思決定時のFCSネットワークの神経活動と局所電場電位(LFP)を同時に記録した。解析の結果、FCSネットワークのLFPのベータ域での応答は、サルの意思決定を反映することが明らかになった。また、悲観的な意思決定時のFCSネットワークの情報の流れを、グレンジャー因果解析を用い調べた。その結果、背外側前頭前皮質から前帯状回皮質と線条体への情報伝達が通常より低下していたことを発見した。このことから、背外側前頭前皮質から前帯状回皮質・線条体へのトップダウン制御が、悲観的な意思決定に関係することがわかった。この結果は霊長類ではじめて、葛藤状況下での悲観的意思決定時の脳ネットワークの変化を示したもので、不安やうつなどの精神疾患の治療にもつながる可能性がある。本年度はこの研究結果を北米神経科学会やASHBiリトリートでポスター発表を行った。さらに、ASHBiコロキウムで口頭発表を行った。また研究結果を論文にまとめ、Nature Communications誌に投稿し受理された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、これまでデータ解析を行っていた悲観的な意思決定時の辺縁皮質-線条体にわたる神経ネットワークの情報表現やその相互作用に関する結果を論文にまとめ、国際・国内会議での口頭・ポスター発表を精力的に行った(北米神経科学会とASHBiリトリートでポスター発表、ASHBiコロキウムで口頭発表)。さらにその研究論文がNature communications誌(インパクトファクター16.6)に受理された。また、2頭のマカクザルへの行動課題である葛藤意思決定課題の訓練を完了した。現在、辺縁皮質-ストリオソームを含むネットワークからの慢性多点同時記録の準備をしている。以上のことから、研究の進行・出版ともに順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

多点同時記録法で得られた局所電場電位のグレンジャー解析に関す論文が受理され出版予定なので、研究結果の国際会議での発表をさらに広く行う予定である。また、前帯状回皮質や後部眼窩前頭皮質、島皮質前部がストリオソーム構造に投射していると考えられるので、これらの局所回路と線条体の相互作用を多点同時記録法やカルシウムイメージング手法、化学遺伝学を使い精緻に調べる。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Cingulate microstimulation induces negative decision-making via reduced top-down influence on primate fronto-cingulo-striatal network2024

    • Author(s)
      Satoko Amemori, Ann M Graybiel, Ken-ichi Amemori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Generalized and social anxiety disorder interactomes show distinctive overlaps with striosome and matrix interactomes2021

    • Author(s)
      Karunakaran Kalyani B.、Amemori Satoko、Balakrishnan N.、Ganapathiraju Madhavi K.、Amemori Ken-ichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 18392-18392

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97418-w

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Causal Evidence for Induction of Pessimistic Decision-Making in Primates by the Network of Frontal Cortex and Striosomes2021

    • Author(s)
      Amemori Satoko、Graybiel Ann M.、Amemori Ken-ichi
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 15 Pages: 649167-649167

    • DOI

      10.3389/fnins.2021.649167

    • NAID

      120007141959

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dampened top-down influence in the primate fronto-cingulo-striatal network underlying negative bias in conflict decision-making2024

    • Author(s)
      Satoko Amemori, Ann M Graybiel, Ken-ichi Amemori
    • Organizer
      ASHBi Retreat 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] The mechanisms of cognitive top-down influence on pessimistic decisions in non-human primates2024

    • Author(s)
      Satoko Amemori
    • Organizer
      41st ASHBi Colloquium
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Reduced top-down influence in the priimate fronto-cingulo-striatal network underlying negative bias in conflict decision-making2023

    • Author(s)
      Satoko Amemori, Ann M Graybiel, Ken-ichi Amemori
    • Organizer
      Society For Neuroscience Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The ventromedial prefrontal cortex and hirachical network of anxiety in primates2022

    • Author(s)
      雨森智子
    • Organizer
      24th ASHBi colloquium
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] The ventromedial prefrontal cortex and limbic network of anxiety in primates2022

    • Author(s)
      雨森智子
    • Organizer
      ASHBi Retreat 2022 online
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Pathway-selective silencing of ventral striatum neurons projecting to the ventral pallidum elevates motivational states under approach-avoidance conflict in nonhuman primates2021

    • Author(s)
      Jungmin OH
    • Organizer
      Society for Neuroscience Meeting, Nov, 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiple types of navigational information are independently encoded in the population activities of the dentate gyrus neurons2021

    • Author(s)
      村野 友幸
    • Organizer
      第44回日本神経大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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