The mechanisms of higher-order brain function on optimizing postural control
| Project/Area Number |
21K15607
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
高橋 未来 旭川医科大学, 医学部, 助教 (70787663)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 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: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 姿勢制御 / 高次脳機能 / 最適化 / 加齢 / 転倒 / 薬剤注入 / リーチング |
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| Outline of Research at the Start |
我々が運動を行うときには、行おうとする動作に応じて適切な姿勢制御が先行し、動作中の姿勢の安定に寄与しています。これを先行性姿勢制御といい、その異常が、麻痺あるいは筋骨格異常を伴わない高次脳機能障害の患者さんにおける転倒と関連することが指摘されています。本研究の目的は、先行性姿勢制御がどの様な高次脳機能メカニズムで計画され、実行されるのかを明らかにすることです。具体的には、運動中の動物の大脳皮質の一部を、薬物等で一時的に機能を抑制した高次脳機能障害モデルを作成します。このとき姿勢制御にどのような変化を生じるかを観察し、高次脳機能の姿勢制御への関与と，それに関連する中枢神経系の同定を試みます。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が運動を行うときには，行おうとする動作に応じて適切な姿勢制御が先行し，動作中の姿勢の安定に寄与しています．これを先行性姿勢制御といい，その異常が，麻痺あるいは筋骨格異常を伴わない高次脳機能障害の患者さんにおける転倒と関連することが指摘されています．本研究の目的は，先行性姿勢制御がどの様な高次脳機能メカニズムで計画され，実行されるのかを明らかにすることです．具体的には，運動中の動物の大脳皮質の一部を，薬物等で一時的に機能を抑制した高次脳機能障害モデルを作成します．このとき姿勢制御にどのような変化を生じるかを観察し，高次脳機能の姿勢制御への関与と，それに関連する中枢神経系の同定を試みます．
令和3年度はCOVID-19感染症拡大の影響を受けて，研究代表者の学位取得が遅れたことにより本研究予算の執行は受けませんでした．そのため，過去の実験で得られたデータをまとめ，英文誌（査読あり）に発表いたしました．この論文では，動物が前方の標的に前足を伸ばす動作（リーチング動作）を行うさいには，動作終了時の姿勢が予測され，動作開始時にはすでに準備されているということを報告しました（Takahashi et al., 2022）．
令和4年度は運動中の大脳皮質の一部をムシモールという化学物質で不活化する実験を行いました．その結果，動物はより「安定な」「転倒しにくい」姿勢制御戦略をとることを見出し，学会発表を行いました（第45回日本神経科学学会；2022年6月，第102回日本生理学会北海道地方会；2022年8月，日本生理学会第100回記念大会；2023年3月）．演題は受賞もしております（若手奨励賞，第102回日本生理学会北海道地方会）．令和5年度は上記の結果をまとめて学術誌に発表する予定です．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
COVID-19流行の影響を受けた学位取得の遅延により研究費の執行が遅れたことにともなって，全体の進捗状況に遅れが出ている．特に，当初予定していたウイルスベクターを用いた光遺伝学・化学遺伝学的手法を用いた選択的回路操作については，ウイルスベクター導入の予備実験を試行している段階である．そのため，令和4年度は前肢リーチング運動中のネコ大脳皮質への薬物微量注入（ムシモール）実験を先行させて行っており，そちらについては概ね順調に進行していると考えている．
令和5年度にウイルスベクター感染および選択的回路操作に伴う，随意運動中の行動変容の解析を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
ムシモールを大脳皮質に微量注入した実験結果に関しては，現在学術誌に投稿すべく論文を執筆中である．
ウイルスベクター感染実験については，動物実験施設内での微量注入装置を用いた実験設備が整ったため，まずげっ歯類を用いて，感染の成立・標的たんぱく質の発現効率を組織学的に確認する．その後にげっ歯類での光遺伝学・化学遺伝学的手法を用いた神経回路操作を行う．効果を確認ののち，前肢リーチング課題を習得したネコへの感染と神経回路操作実験を行う予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
