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周産期における胎動性・呼吸性運動と睡眠覚醒機構の関連性と発達過程の解明

Publicly Offered Research

Project AreaConstructive Developmental Science; Revealing the Principles of Development from Fetal Period and Systematic Understanding of Developmental Disorders
Project/Area Number 15H01587
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionHyogo Medical University

Principal Investigator

荒田 晶子  兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (00266082)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords橋結合腕傍核 / 呼吸性活動 / 胎動性活動 / リズム協調性 / セロトニン / オレキシン / グリシン / 睡眠覚醒リズム / 発達神経科学 / NMDA受容体グリシン結合部位 / 発達障害 / 自閉症
Outline of Annual Research Achievements

オレキシンの胎動性・呼吸性活動に対する反応性を、オレキシンが発達初期から投射している場所の一つであり、睡眠覚醒機構の要である橋結合腕傍核レベルで調べた。また、呼吸性活動と胎動性活動、さらに睡眠覚醒リズムによる相互連関を調べるため、睡眠覚醒に重要とされているセロトニンによる呼吸や胎動に対する反応性や呼吸と胎動のリズム協調性を解析した。
胎生18日齢では、胎動性活動に対してオレキシンは抑制を示し、呼吸性活動については促進を示した。胎生20日ラットでは、オレキシンにより呼吸リズムが促進された(胎生20日齢では胎動性活動は見られない)。胎生期にもオレキシンが反応している可能性が示唆された。オレキシンにより、呼吸性活動の助長と胎動性活動の抑制がみられることより、胎生期から覚醒フェーズの形成が始まることが示唆された。また、呼吸と胎動のリズムはセロトニンにより活性化し、胎動-呼吸のリズムが同調するが、その同調現象には橋がないと成り立たないこと、光学的測定法で胎動性活動が入力している部位には橋結合腕傍核があり、そこに存在する5-HT1Aレセプターを介してお互いの協調運動が成立していることが、我々の実験結果により判明した。
さらに、妊娠ラットによる胎児の活動も調べたところ、胎生17日から胎生19日までは、胎動性活動の中でも全身を使った大きな運動が多くみられ、胎生20日以降では、全身性運動は消失し、手や足を動かす部分的な運動が見られた。これは、摘出脳幹-脊髄標本で得られた胎動性活動の発達経過とよく似ていることや、ヒト胎児22-24週の胎動性活動との共通点が明らかとなり、ラットとヒトの胎動性活動を指標とした相互相関性を見つけることに成功した。以上の結果より、ラット摘出脳幹-脊髄標本の胎動性活動と呼吸性活動における睡眠覚醒による反応性をヒト胎児の研究と関連付けて研究する事が可能となる手法を見い出した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Eye movement activity in normal human fetuses between 24 and 39 weeks of gestation2017

    • Author(s)
      33.Okawa H, Morokuma S, Maehara K, Horinouchi T, Arata A, Konishi Y, Kato K.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 12;12(7) Issue: 7 Pages: 178722-178722

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0178722

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 自律神経系の感覚統合核としての橋結合腕傍核2017

    • Author(s)
      荒田晶子、中山栗太、吉田千晃
    • Journal Title

      神経内科

      Volume: 87 Pages: 1-10

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Glycine plays a crucial role as a co-agonist of NMDA receptors in the neuronal circuit generating body movements in rat fetuses.2015

    • Author(s)
      Shimomura H, Ito M, Nishiyama A, Tanizawa T, Takeshima Y, Nishimaru H, Arata A.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 13-19

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.03.004

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] KCC2-mediated regulation of respiration-related rhythmic activity during postnatal development in mouse medulla oblongata.2015

    • Author(s)
      Okabe A., Shimizu-Okabe C., Arata A., Konishi S., Fukuda A., and Takayama C.
    • Journal Title

      Brain Res.

      Volume: 1601 Pages: 31-39

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2015.01.007

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Parabrachial neurons play a role in pain-respiratory response in the neonatal brainstem-spinal cord-unilateral forelimb preparation2018

    • Author(s)
      Sotatsu Tonomura, Yoko Fujiwara-Tsukamoto, Koichi Noguchi, Akiko Arata
    • Organizer
      第95回 日本生理学会大会(高松)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] The properties of spontaneous spinal activity in isolated spinal cord preparation from neonatal rat2018

    • Author(s)
      Chiaki Uchida, Hirotaka Ooka, Sotatsu Tonomura, Akiko Arata
    • Organizer
      第95回 日本生理学会大会(高松)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] The developmental changes of rat fetal movement in the ultrasonic tomographic analysis using non-anesthesia pregnant rat in late fetal stage2018

    • Author(s)
      Yuri Ishii, Masaharu Sakano, Hiroaki Imakita, Akira Tamaki, Akiko Arata
    • Organizer
      第95回 日本生理学会大会(高松)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between sensory stimulation and respiration in isolated neonatal rat brainstem-spinal cord preparation2018

    • Author(s)
      Hiroaki Imakita, Akira Tamaki, Akiko Arata
    • Organizer
      第95回 日本生理学会大会(高松)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 胎生期における自発性活動の感覚-運動連関の発達2017

    • Author(s)
      荒田 晶子
    • Organizer
      第17回日本赤ちゃん学会(久留米)
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of respiratory-body movement interaction in the Parabrachial nucleus of developmental stage2017

    • Author(s)
      Akiko Arata, Sotatsu Tonomura, Suguru Iwano, Toshiki Noma, Hedeki Shimomura, Akira Tamaki
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Developmental changes of tongue movement induced by D/L valine on the taste circuit during perinatal period2017

    • Author(s)
      Kurita Nakayama, Chiaki Yoshida, Seiichi Morokuma, Akiko Arata
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Properties of the neurons responded by respiration and noxious stimulation in the parabrachial nucleus in pons-medulla-spinal cord preparation2017

    • Author(s)
      Sotatsu Tonomura, Koichi Noguchi, Akiko Arata
    • Organizer
      第40回日本神経科学学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Vocalization-respiration mode switching mechanism exists in the Parabrachial nucleus2017

    • Author(s)
      Akiko Arata
    • Organizer
      ISAN-ISNR2017 (Nagoya)
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Serotonin modulates synchronization between respiration and fetal movement in the pons2017

    • Author(s)
      Ooka H, Uchida C, Tonomura S, Ohmura Y, Arata A
    • Organizer
      International Society for Autonomic Neuroscience(ISAN2017, Nagoya)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of spontaneous fetal movement generator at the segmentation in the spinal cord2017

    • Author(s)
      Uchida C, Ooka H, Tonomura S, Arata A
    • Organizer
      International Society for Autonomic Neuroscience(ISAN2017, Nagoya)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The interaction between respiratory rhythm and body movement in the Parabrachial nucleus in the developmental stage2017

    • Author(s)
      Akiko Arata, Chiaki Uchida, Hirotaka Ooka, Suguru Iwano, Toshiki Noma, Sotatsu Tonomura, Akira Tamaki
    • Organizer
      第60回 日本神経化学会大会(仙台)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Serotonin induced synchronization to both respiratory rhythm and body movement2017

    • Author(s)
      Hirotaka Ooka, Chiaki Uchida, Akiko Arata
    • Organizer
      第60回 日本神経化学会大会(仙台)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical imaging of fetal movement-like activity in the spinal cord2017

    • Author(s)
      Chiaki Uchida, Hirotaka Ooka, Sotatsu Tonomura, Akiko Arata
    • Organizer
      第9回 光操作研究会(仙台)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 周産期における胎動性活動と呼吸性活動における アドレナリンの作用2017

    • Author(s)
      荒田 晶子
    • Organizer
      第21回 活性アミンに関するワークショップ(京都)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Sensory-motor interaction in the Parabrachial nucleus for relationship between body movement and respiration2017

    • Author(s)
      Akiko Arata, Suguru Iwano, Toshiki Noma, Sotatsu Tonomura, Akira Tamaki
    • Organizer
      Neuroscience 2017(Washington DC)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The lateral parabrachial neurons contribute to pain-respiratory coordination in pons-medulla-spinal cord preparation2017

    • Author(s)
      S. Tonomura, M. Tanaka, K. Noguchi, A. Arata
    • Organizer
      Neuroscience 2017(Washington DC)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新生ラット摘出脊髄標本における自発活動の特性2017

    • Author(s)
      内田千晶、大岡裕隆、外村宗達、荒田晶子
    • Organizer
      第110回近畿生理学談話会(神戸)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 胎生期における自発性活動の感覚-運動連関の発達2017

    • Author(s)
      荒田 晶子
    • Organizer
      日本発達神経科学学会 第6回学術集会(大阪)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Effects of D/L Valine on the development of taste circuit from the late fetal to neonatal stage.2016

    • Author(s)
      Akiko Arata, Kurita Nakayama, Chiaki Yoshida, Seiichi Morokuma
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳ブロック標本を用いた小脳神経回路の発達過程の解析2016

    • Author(s)
      荒田 晶子
    • Organizer
      第121回日本解剖学会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      ビッグパレット福島(福島県、郡山市)
    • Year and Date
      2016-03-28
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Effects of D/L-Valine on tongue movement as the sensory-motor system of taste during development2016

    • Author(s)
      Chiaki Yoshida, Kurita Nakayama, Akiko Arata
    • Organizer
      第93回日本生理学会大会 Symposium
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道、札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The responses of D/L-Valine in taste sensory system in the isolated brain stem-spinal cord with tongue preparation2016

    • Author(s)
      Kurita Nakayama, Chiaki Yoshida, Akiko Arata
    • Organizer
      第93回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道、札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 周産期におけるオキシトシン、アドレナリンの呼吸と胎動に対する影響2015

    • Author(s)
      荒田 晶子、西山 紋惠、伊藤 真理、下村 英毅、竹島 泰弘
    • Organizer
      第43回 自律神経生理研究会
    • Place of Presentation
      日本光電(株)本社研修センター(東京都、新宿区)
    • Year and Date
      2015-12-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達初期におけるオキシトシンの呼吸神経回路に対する効果2015

    • Author(s)
      荒田晶子、西山紋惠、伊藤真理、塚元葉子
    • Organizer
      第68回日本自律神経学会総会
    • Place of Presentation
      ウィンク愛知(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2015-10-29
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Orexinergic modulation on the cervical network regarding the fetal movement using rat brainstem-spinal cord preparation.2015

    • Author(s)
      Akiko Arata, Hideki Shimomura, Mari Ito, Ayae Nishiyama, Yasuhiro Takeshima, Akihiro Yamanaka
    • Organizer
      Neuroscience2015 (The Annual Meeting of Society for Neuroscience)
    • Place of Presentation
      McCormick Place (Chicago, IL)
    • Year and Date
      2015-10-17
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of Oxytocin on the respiratory circuit in isolated brainstem-spinal cord preparation from neonatal rat.2015

    • Author(s)
      Akiko Arata, Ayae Nishiyama, Mari Ito
    • Organizer
      第58回日本神経化学会大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ(埼玉県、さいたま市)
    • Year and Date
      2015-09-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Respiratory activity and fetal movement in the neuronal network development of the perinatal period2015

    • Author(s)
      Akiko Arata
    • Organizer
      第38回日本神経科学大会 Symposium
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県、神戸市)
    • Year and Date
      2015-07-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 胎生期・新生期の自律性活動から見た神経回路発達2015

    • Author(s)
      荒田 晶子
    • Organizer
      第5回日本ボバース研究会学術大会
    • Place of Presentation
      ホテルイースト21(東京都、江東区)
    • Year and Date
      2015-07-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-12-17  

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