| Project/Area Number |
23K11838
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
井出 薫 同志社大学, 研究開発推進機構, 助教 (90806671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 晋 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20510960)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2027: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | オプトジェネティクス / 脳神経回路 / ドーパミン / 神経細胞活動 / マルチニューロン |
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| Outline of Research at the Start |
脳神経回路網は、外部からの刺激に適応し、恒常性を維持・変容させる能力を備えているが、脳神経細胞に重度の変性や脱落が生じた場合、神経変性疾患を発症すると考えられている。しかし、これまでの脳深部刺激法は、この恒常性の異常を考慮していないため、最適な刺激手順がなされていない。
本研究では、パーキンソン病を対象に、情報工学と最先端の生理学的手法を組み合わせ、脳神経回路のリアルタイム計測と解読を行い、光遺伝学に基づく神経刺激を加え、脳機能ネットワーク活動をフィードバック制御する。また、最適な刺激部位、パターン、タイミング、期間を模索することで、PD症状の改善に向けた革新的な治療法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経回路網は外部からの様々な刺激に適応し、恒常性を維持・変容させる能力を備え、我々の知的活動を支えている。しかし、脳神経細胞に重度の変性や脱落が生じた場合、その恒常性変容機構に異常をきたし、神経変性疾患を発症すると考えられている。
本研究では、パーキンソン病に着目し、情報工学と生理学的手法を用いて脳神経回路の活動を計測する。また脳機能ネットワークの制御について様々な条件下で光遺伝学（オプトジェネティクス）に基づいた神経刺激を加えて脳神経機構の制御について検討する。
本年は、円形迷路における報酬位置および環境の変化に対して適応するためにドーパミンが脳神経回路の制御に関与しているかを検討した。腹側被蓋野（VTA）において6-OHDAを用いてドーパミン細胞を変性・脱落させたマウスを作製した。トレーニング期間をおいた後、報酬の位置や環境を変化させることができる円形迷路を用いて行動観察を行った。また、ドーパミンのVTA-海馬経路に対するオプトジェネティクスに基づく神経刺激の効果についての行動観察を行った。VTAのドーパミン細胞を変性・脱落させたマウスは正常マウスと比較して、円形迷路での報酬位置の課題における様々な評価指標に対して有意な差が確認された。また、VTAにAAV-Syn-FLEXChrimsonR-tdTomatoを注入したDAT-VTAマウスの腹側海馬CA1へオプトジェネティクスに基づく光刺激を行った結果、報酬位置の課題への効果が確認された。
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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
VTAのドーパミン細胞を変性・脱落させたマウスは正常マウスと比較して、円形迷路での報酬位置の課題における様々な評価指標に対して有意な差が確認された。ドーパミン受容体を遮断したマウスでは行動異常により課題遂行が困難となり評価ができないことが確認された。VTAにAAV-Syn-FLEXChrimsonR-tdTomatoを注入したDAT-VTAマウスの腹側海馬CA1へオプトジェネティクスに基づく光刺激を行った結果、報酬位置の課題への効果が確認された。また、ファイバフォトメトリーの結果から、オプトジェネティクスによる光刺激は行動指標に効果を示したことが確認された。
よって、おおむね順調に進展していると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年はVTAにおけるドーパミン細胞が変性・脱落したマウスを用いて検討したが、今後は黒質緻密部に対して処置を行ったマウスを用い同様の実験を実施し検討していく。また、オプトジェネティクスに基づいた神経刺激の条件等も検討していく。
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