A neural network in the hypothalamus that "remembers" male sexual experience
| Project/Area Number |
23K23919
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| Project/Area Number (Other) |
22H02656 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
坂本 浩隆 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (20363971)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 保彦 帝京科学大学, 生命環境学部, 教授 (00192584)
越智 拓海 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (00837180)
前嶋 翔 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (10773286)
犬束 歩 自治医科大学, 医学部, 助教 (30584776)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 性経験 / 視床下部 / 神経ネットワーク / 脳機能変革メカニズム / 行動 |
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| Outline of Research at the Start |
初めての性経験はある種の成功体験として脳に深く「記憶」されるため、交尾を経験したオスラットでは性衝動が顕著になる。通説では、「記憶」は大脳が主に担っているとされている。本研究では、この脳機能変革メカニズムを明らかにするため、オスの性行動に関連した間脳・視床下部神経ネットワークに着目して解析を行う。性行動を司る分子・神経回路の解明から、行動レベルでの神経回路系の動作原理の解明を通じて、性経験インパクトがどのように視床下部神経ネットワークに影響をおよぼすかを明らかにする。性衝動を変化させる神経回路メカニズムの解明は、性衝動を任意にコントロールする新しい技術の創出にもつながることが期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
性欲は最も強い欲求のひとつであり、性衝動のコントロールは健やかな社会生活をおくる上で極めて重要である。異常な性衝動により、社会的損失を繰り返しても性的な行為がやめられない依存症状態になり得る。一方、初めて交尾を経験したオスラットは性衝動が顕著になる。初めての性経験はある種の成功体験として脳に深く「記憶」されるため、交尾を経験したオスラットでは性衝動が顕著になる。性経験が「脳」の中でどのような因子により「記憶」され、また、どのようにして行動レベルで影響するのか、といった神経メカニズムは不明であった。これまで「記憶」に関しては、海馬をはじめとした大脳機能がクローズアップされてきた背景があり、本能行動・自律神経系を司るとされる「間脳の視床下部領域」は、高次機能である「記憶」とは切り離して議論されてきた。そこで本研究では、この脳機能変革メカニズムを明らかにするため、応募者がこれまで明らかにしてきたオスの性行動に関連した間脳・視床下部神経ネットワークに着目して解析を行う。性行動を司る分子・神経回路の解明から、行動レベルでの神経回路系の動作原理の解明を通じて、性経験インパクトがどのように視床下部神経ネットワークに影響をおよぼすかを明らかにする。本研究の発展は、ヒトにおける生殖医療の革新だけでなく、畜産動物の繁殖、絶滅危惧種における生殖・性行動の生理メカニズムの解明など、医療（畜産、保全）シーズ創出に結びつくことも期待できる。さらに本研究の発展は、性衝動のコントロールにより、性犯罪を未然に防げるという側面がある。また、性欲の低下を抑えることにより少子化対策にも貢献できる可能性もある。
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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
性衝動起始核(mPOA)-ガストリン放出ペプチド受容体(GRPR)陽性ニューロンを活性化する神経入力の同定 研究代表者の坂本はこれまでに、GRPR陽性ニューロンは脊髄のみではなく 性衝動の起始核(mPOA)においてもオス優位な性差があることを見出してきた。さらにラットのmPOA外殻部において、GRP陽性線維が性経験依存的に増強することを確認している。しかし、このmPOA外殻部のGRP陽性線維がどこに由来するのかは不明であった。そこで2022年度は、GRP-Creノックインマウスを用いた実験を行った。まず、GRP-CreマウスのmPOA 外殻部領域に GRP陽性線維の末端から取り込まれてCre依存的にニューロンの細胞体まで標識されるAAV(rg)-FLEX-GFPを感染させて、mPOA 外殻部領域に分布するGRP線維を逆行性に標識した。感染3週 間後に灌流固定した後、扁桃体領域のある神経核Xが特異的に標識された。さらに、GRPニューロンにおいてCre依存的に赤色蛍光タンパク質（tdTomato）を強発現するマウス（GRP-tdTomatoマウス）を用いて神経核Xを調べた。その結果、神経核XにおいてtdTomato陽性（GRP）ニューロン群が顕著にみられ、神経核XにおけるGRPニューロン群が存在し、少なくともその一部はmPOA領域に神経入力しているものと考えられた。次いで、神経核Xニューロンの神経入力先を調べる目的で、Cre依存的に膜移行型GFP（palGFP）を発現するウイルスベクター（AAV-FLEX-palGFPベクター）をGRP-Creマウスの神経核Xニューロンに感染させ、神経核Xニューロンの軸索末端に至るまでを可視化した。その結果、palGFP陽性の神経核Xニューロン線維がmPOAにおいて最も顕著に観察された。以上、おおむね順調に進展しているものと自己評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の研究により、オスの性行動を司るmPOAを求心性に制御するGRPニューロンとして扁桃体領域の神経核Xニューロン群を同定した。このことから、2023年度では、神経核XニューロンがmPOAを介してオス性行動を制御していることが示唆された。2023年度では、まず、AAV(rg)-FLEX-ジフテリア毒素Aサブユニット（DTA）を用いて、mPOAから逆行性に扁桃体の神経核Xニューロンを特異的に破壊する。破壊後、オスの性行動を指標にして解析を進める。行動解析は、マウント、イントロミッション（ペニスの挿入）、射精などの各種行動パラメータの発現のタイミングと、神経活動パターンを解析する。
さらに、嗅覚選好性テストを併用して発情メスに対するオスの選好性も定量化し、比較する。続いて、AAVベクター系を用いて、オスの性行動時の神経核Xニューロンの神経活動をin vivoでカルシウムイメージングすることにより、リアルタイムで解析していく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish2023
Author(s)
Y. Ogino, S. Ansai, E. Watanabe, M. Yasugi, Y. Katayama, H. Sakamoto, K. Okamoto, K. Okubo, Y. Yamamoto, I. Hara, T. Yamazaki, A. Kato, Y. Kamei, K. Naruse, K. Ohta, H. Ogino, T. Sakamoto, S. Miyagawa, T. Sato, G. Yamada, M. Baker & T. Iguchi
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Journal Title
Nature communications
Volume: 14
Issue: 1
Pages: 1428-1428
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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