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Brain image analysis of resilience against adversity in early childhood

Research Project

Project/Area Number 23K14119
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
Research InstitutionCentral Institute for Experimental Medicine and Life Science

Principal Investigator

関 布美子  公益財団法人実中研, バイオイメージングセンター, 主任 (40771407)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords視覚 / 環境 / マーモセット / 遡及的 / MRI / 脳発達 / fMRI / レジリエンス / オペラント課題 / 報酬
Outline of Research at the Start

直面した困難に柔軟に適応できる能力をレジリエンスと言い、幼少期に困難な直面してもレジリエンスが高い人は健やかに発達する。この特徴を明らかにするためMRI研究もされているが、年齢層のばらつき、困難な経験による個人差が大きい。そこで本研究ではマーモセットをモデルとして高レジリエンスな脳の特徴をMRIにより見出すことを目指す。幼少時に親離別という困難を与え、若年期に困難への対応能力をオペラント課題と機能MRIで評価を行う。課題の試行数、意欲・報酬への反応を評価し高レジリエンス個体を定める。その個体の経時的MRIを遡及的に解析し特徴的な脳構造やその出現時期を同定する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では実験条件を統制できる霊長類のマーモセットをモデルとして、継時的に観察でき、かつヒトとも評価結果が比較的容易であるMRIを用いて、困難に強い高レジリエンスな脳の特徴をMRIにより見出すことを目指している。
本研究ではマーモセットを対象に視覚刺激による機能MRIを実施する必要がある。昨年度に実中研で新たに導入された11.7 T、ボア径22cmのMRIを対象に、機能MRI用のマーモセット頭部に最適化された8chコイルの導入を行った。またこのMRIシステムに適した視覚刺激の機能MRIを行うための実験系の確立を行った。より解像度の高い機能MRI用画像の取得に成功した。これまでに3頭の個体を対象に撮影を行い、刺激内容に応じた脳反応が観察できることを確認した。
また、幼少期に哺育のために一時的に親元を離れた個体を含めた5家族を対象に、撮像を行なってきた発達から老化過程を遡及的に解析を行った。海馬周辺領域 (海馬台、海馬体)や視覚に関連する領域 (第一次視覚野、下側頭部、第三次聴覚野)によっては家族間で継時的に体積が異なることを見出した。一方で、双子であっても飼育環境が変われば、脳領域の体積の減少が認められる領域も観察された。象とする脳領域によっては環境的要因よりも遺伝的要因がより大きく反映される可能性が見出されたため、環境による影響を調べる際に評価指標によって遺伝・環境要因がどの程度反映されるか事前に調べる必要があることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

視覚刺激に適したオペラント課題とMRIにて提示可能な視覚刺激どちらにも対応した課題を採用するのに時間を要した。
また体積を指標とした脳発達の評価については、より長期にわたる計測を行い詳細な解析を行ったところ、予想よりも遺伝的要因が影響する可能性が見出された。ただ要因がわかればその要因を考慮した解析も可能であり、また関心領域によってその影響の程度も異なることから、それらを考慮した解析の検討を行いたい。

Strategy for Future Research Activity

幼少時に離別を経験した個体、していない個体の双子を選抜し、遺伝的な影響は最小限とする。体積計測や他のパラメーターによる解析も可能な撮影も含めて、引き続き脳構造の評価を行う。データが取得できた段階から、横断的な解析は実施を行う。
視覚刺激の機能MRIは立ち上げることができたので、それに伴いマーモセットへのオペラント課題の実行とともに視覚刺激の実施を行う。

Report

(2 results)
  • 2024 Research-status Report
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2025 2024 2023

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Commonality and variance of resting-state networks in common marmoset brains2024

    • Author(s)
      Muta Kanako、Haga Yawara、Hata Junichi、Kaneko Takaaki、Hagiya Kei、Komaki Yuji、Seki Fumiko、Yoshimaru Daisuke、Nakae Ken、Woodward Alexander、Gong Rui、Kishi Noriyuki、Okano Hideyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 8316-8316

    • DOI

      10.1038/s41598-024-58799-w

    • Related Report
      2024 Research-status Report 2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a noninvasive olfactory stimulation fMRI system in marmosets2024

    • Author(s)
      Yurimoto Terumi、Seki Fumiko、Yamada Akihiro、Okajima Junnosuke、Yambe Tomoyuki、Takewa Yoshiaki、Kamioka Michiko、Inoue Takashi、Inoue Yusuke、Sasaki Erika
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 17830-17830

    • DOI

      10.1038/s41598-024-68508-2

    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cerebrospinal Fluid Dynamics Analysis Using Time-Spatial Labeling Inversion Pulse (Time-SLIP) Magnetic Resonance Imaging in Mice2024

    • Author(s)
      Tomita Yusuke、Yagi Mitsuru、Seki Fumiko、Komaki Yuji、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 13 Issue: 15 Pages: 4550-4550

    • DOI

      10.3390/jcm13154550

    • Related Report
      2024 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The common marmoset in biomedical research: experimental disease models and veterinary management2023

    • Author(s)
      INOUE Takashi、YURIMOTO Terumi、SEKI Fumiko、SATO Kenya、SASAKI Erika
    • Journal Title

      Experimental Animals

      Volume: 72 Issue: 2 Pages: 140-150

    • DOI

      10.1538/expanim.22-0107

    • ISSN
      0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multi-modal brain magnetic resonance imaging database covering marmosets with a wide age range.2023

    • Author(s)
      2.Hata J, Nakae K, Tsukada H, Woodward A, Haga Y, Iida M, Uematsu A, Seki F, Ichinohe N, Gong R, Kaneko T, Yoshimaru D, Watakabe A, Abe H, Tani T, Hamda HT, Gutierrez CE, Skibbe H, Maeda M, Papazian F, Hagiya K, Kishi N, Ishii S, Doya K, Shimogori T, Yamamori T, Tanaka K, Okano HJ, Okano H.
    • Journal Title

      Sci Data.

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 221-221

    • DOI

      10.1038/s41597-023-02121-2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A novel micro-ECoG recording method for recording multisensory neural activity from the parietal to temporal cortices in mice2023

    • Author(s)
      Setogawa Susumu、Kanda Ryota、Tada Shuto、Hikima Takuya、Saitoh Yoshito、Ishikawa Mikiko、Nakada Satoshi、Seki Fumiko、Hikishima Keigo、Matsumoto Hideyuki、Mizuseki Kenji、Fukayama Osamu、Osanai Makoto、Sekiguchi Hiroto、Ohkawa Noriaki
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 16 Issue: 1 Pages: 38-38

    • DOI

      10.1186/s13041-023-01019-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 長期的な脳活動評価に向けた functional MRI2025

    • Author(s)
      関布美子
    • Organizer
      マーモセット研究会
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] 生体MRIを用いた無菌マーモセットにおける脳構造の解析2024

    • Author(s)
      関布美子、井上貴史、岡原則夫、時杉知佳、佐々木えりか
    • Organizer
      日本神経科学学会
    • Related Report
      2024 Research-status Report
  • [Presentation] Multidimensional investigation of influence of rearing environment on development in common marmoset2023

    • Author(s)
      Seki F, Inoue T, Yurimoto T, Mukasa K, Togashi A, Muraoka T, Komaki Y, Kurotaki Y, Sasaki E
    • Organizer
      Society for Neuroscience 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マーモセットにおける生涯にわたる脳体積計測による発達~老化の評価2023

    • Author(s)
      関布美子 山田知歩子 小牧裕司 時杉知佳 村岡俊典 黒滝陽子 井上貴史 圦本晃海 向笠圭亮 佐々木絵美 佐々木えりか
    • Organizer
      第31回サル疾病ワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] マーモセットにおける脳体積計測による発達~老化の評価2023

    • Author(s)
      関布美子、山田知歩子、小牧裕司、時杉知佳、村岡俊典、黒滝陽子、井上貴史、圦本晃海、向笠圭亮、佐々木えりか
    • Organizer
      第12回 マーモセット研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2025-12-26  

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