脳情動回路の人為的活動操作と運動ニューロン活動を捉える新規オプトタグ記録法の開発
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23K18441
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Hyogo Medical University |
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Principal Investigator |
古江 秀昌 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20304884)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 前帯状回 / 情動 / 機能回復 / 運動ニューロン / シナプス / 脊髄 / in vivoパッチクランプ / 光遺伝学 / 化学遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
脳神経活動や、それに関連する神経回路がどの様に運動機能を亢進させるか明らかにする為に、脳神経や神経回路を人為的に活動操作する動物を薬理遺伝学や化学遺伝学を用いて作出する。次いで、脳神経回路を賦活化・あるいは抑制した時の、脊髄運動ニューロン活動を単一神経あるいはシナプスレベルで捉える研究法の開発を行う。本法は再生医療による神経機能回復の機能評価や機構解明にも有用となることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経や神経回路を人為的に活動操作する動物を薬理遺伝学や化学遺伝学を用いて作出し、その神経機構の詳細を解析した。まず、脳部位として前脳部、特に情動に関与する辺縁系の1つである前帯状回に着目した。ウイルスベクターを用い、錐体ニューロン特異的にDREADDs（Gi）を発現させるウイルスベクターを作成し、発現する蛍光タンパクを指標にDREADDsの発現部位を確認・同定した。注入量やタイタなど条件検討を行い、両側にベクターを注入すると約1ヶ月後に、前帯状回皮質全体に、ある程度限局した蛍光タンパク質の発現が観察できた。次いで、前帯状回を含む脳切片を作成し、パッチクランプ法により神経活動が操作できるか検討した。蛍光を発する細胞、錐体ニューロンから記録を行うと、錐体ニューロン特有の発火特性が観察された。次いで、これらのニューロンに人工リガンドであるCNOを投与すると、電位固定下で緩徐な外向き電流が発生した。電流固定下で膜電位変化を記録すると、CNO投与により緩徐な過分極応答が発生した。記録電極より脱分極性の電流を注入して活動電位を発火させ、CNOを投与すると発火頻度を十分に抑制し得ることが示された。また、高架式十字迷路やオープンフィールドなどの行動解析に着手し、不安行動の指標としてオープンアームでの滞在時間やフィールド上の軌跡から移動距離を定量解析した。これらの行動観察に加え疼痛行動評価を行うなど行動解析実験の準備を進めた。前角ニューロンからの記録を行うための動物としてCreマウスの系統維持も行った。
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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
脳における活動操作法を確立し、脊髄からの記録法や行動の準備が進むなど研究は順調に進捗した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年の成果を元に脳の神経活動操作として興奮性の活動操作法を更に確立し、その神経機構の詳細を解析する。また、運動ニューロンの機能評価法の開発や行動実験を進める予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
