発振現象を基軸としたパーキンソン病の病態解明とオプトDBS開発

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 18H04946
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 橘 吉寿 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (50373197)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: パーキンソン病 / 6-OHDA / 異常リズム / 大脳皮質 / 2光子顕微鏡 / 大脳基底核 / 視床下核 / 線条体 / 2 光子顕微鏡 / 大脳皮質運動野 / オプトジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

パーキンソン病において、大脳基底核内の局所回路における異常リズム形成がパーキンソン病症状発現に深く関与するという報告がこれまでなされている。また、この異常リズムを是正する目的での視床下核もしくは淡蒼球内節（ともに大脳基底核の構成要素である）の高頻度電気刺激が、パーキンソン病症状を改善することが臨床的に知られている。しかしながら、パーキンソン病患者ならびにパーキンソン病モデル動物において、大脳基底核で異常発振が見られるものの、大脳皮質―大脳基底核―視床ループの一部である大脳皮質運動野において異常発振が起こるかどうか未だ明らかでない。これらの問題を解決するため、パーキンソン病モデルマウスにおいて、大脳基底核と密に連絡し最終的な運動出力を担う大脳皮質運動野で基底核と同様の異常リズムが観察されるかどうかを2光子顕微鏡イメージングにて検証した。その結果、パーキンソン病症状発現前に比べ、症状発現後において、大脳皮質一次運動野の同期発火は、大脳皮質浅層（II/III層）で有意に増加し、大脳皮質深層（V層）では有意な増加を示さないことが明らかとなった。また、大脳皮質一次運動野のII/III層は線条体に、V層は視床下核にそれぞれ投射することが解剖学的に確認されたので、ウイルスの二重感染により線条体もしくは視床下核にそれぞれ投射する大脳皮質運動野神経細胞を可視化することに成功し、さらに投射特異的な光遺伝学による人工神経活動操作法も確立したので、今後は、細胞種特異的に大脳皮質神経細胞の異常な同期化を是正することで、パーキンソン病症状が改善するかについて検証したい。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Oral splint ameliorates tic symptoms in patients with tourette syndrome (2019)
  • Author(s): Murakami Jumpei、Tachibana Yoshihisa、Akiyama Shigehisa、Kato Takafumi、Taniguchi Aya、Nakajima Yoshiaki、Shimoda Mao、Wake Hiroaki、Kano Yukiko、Takada Masahiko、Nambu Atsushi、Yoshida Atsushi
  • Journal Title: Movement Disorders Volume: 34 Issue: 10 Pages: 1577-1578
  • DOI: 10.1002/mds.27819
  • NAID: 120006799316
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual microglia effects on blood brain barrier permeability induced by systemic inflammation (2019)
  • Author(s): Haruwaka Koichiro、Ikegami Ako、Tachibana Yoshihisa、Ohno Nobuhiko、Konishi Hiroyuki、Hashimoto Akari、Matsumoto Mami、Kato Daisuke、Ono Riho、Kiyama Hiroshi、Moorhouse Andrew J.、Nabekura Junichi、Wake Hiroaki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 5816-5816
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13812-z
  • NAID: 120006786954
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Motor learning requires myelination to reduce asynchrony and spontaneity in neural activity (2019)
  • Author(s): Kato Daisuke、Wake Hiroaki、Lee Philip R.、Tachibana Yoshihisa、Ono Riho、Sugio Shouta、Tsuji Yukio、Tanaka Yasuyo H.、Tanaka Yasuhiro R.、Masamizu Yoshito、Hira Riichiro、Moorhouse Andrew J.、Tamamaki Nobuaki、Ikenaka Kazuhiro、Matsukawa Noriyuki、Fields R. Douglas、Nabekura Junichi、Matsuzaki Masanori
  • Journal Title: Glia Volume: 68 Issue: 1 Pages: 193-210
  • DOI: 10.1002/glia.23713
  • NAID: 120006775953
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direct and indirect pathways for choosing objects and actions. (2018)
  • Author(s): Okihide Hikosaka, Hyong F. Kim, Hidetoshi Amita, Masaharu Yasuda, Masaki Isoda, Yoshihisa Tachibana, Atsushi Yoshida
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: - Issue: 5 Pages: 637-645
  • DOI: 10.1111/ejn.13876
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cortical and Subcortical Projections from Granular Insular Cortex Receiving Orofacial Proprioception (2018)
  • Author(s): Tsutsumi Yumi、Tachibana Yoshihisa、Sato Fumihiko、Furuta Takahiro、Ohara Haruka、Tomita Akiko、Fujita Masatoshi、Moritani Masayuki、Yoshida Atsushi
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 388 Pages: 317-329
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.07.047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcortical descending pathways through granular insular cortex conveying orofacial proprioception (2018)
  • Author(s): Ikenoue Etsuko、Akhter Fatema、Tsutsumi Yumi、Sato Fumihiko、Ohara Haruka、Uchino Katsuro、Furuta Takahiro、Tachibana Yoshihisa、Yoshida Atsushi
  • Journal Title: Brain Res. Volume: 1687 Pages: 11-19
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.02.033
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microglia Enhance Synapse Activity to Promote Local Network Synchronization (2018)
  • Author(s): Ryohei Akiyoshi, Hiroaki Wake, Daisuke Kato, Hiroshi Horiuchi, Riho Ono, Ako Ikegami, Koichiro Haruwaka, Toshiaki Omori, Yoshihisa Tachibana, Andrew Moorhouse, Junichi Nabekura
  • Journal Title: eNeuro Volume: 5 Issue: 5 Pages: 0088-18
  • DOI: 10.1523/eneuro.0088-18.2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 淡蒼球外節は基底核回路における間接路の単なる中継核か？ (2020)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 第97回日本生理学会大会
  • Invited
• [Presentation] 皮質線条体ニューロンと皮質視床下核ニューロンの機能的差異 (2020)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 第97回日本生理学会大会
• [Presentation] Neuronal response to whisker stimulation in the visual cortex of monocular deprived mice in vivo. (2019)
  • Author(s): 橋本 明香里、宮本 愛喜子、橘 吉寿、春若航一路、和氣 弘明
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] Change of lipid profile in myelin associated with motor learning affect on neuronal activity pattern in primary motor cortex. (2019)
  • Author(s): 西田 一貴、橘 吉寿、佐藤 駿平、山崎 文義、瀬藤 光利、和氣 弘明
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] Synchronized activity in the primary motor cortex of parkinsonian mice revealed by two-photon Ca2+ imaging. (2019)
  • Author(s): 橘 吉寿、青山 友紀、和氣 弘明
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] Visual cortex activity with whisker stimulation in monocular deprived mice in vivo. (2018)
  • Author(s): 橋本 明香里、宮本 愛喜子、橘 吉寿、春若航一路、和氣 弘明
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] In vivo Ca2+ imaging of primary somatosensory cortex in a mouse model of postoperative pain. (2018)
  • Author(s): 岡田 卓也、橘 吉寿、野村 有紀、小幡 典彦、溝渕 知司、和氣 弘明
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] 運動と意欲を繋ぐ大脳基底核 (2018)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: ヒューマン・ハイ・パフォーマンスの実現を目指した次世代健康スポーツ科学と神経科学の融合・統合
  • Invited
• [Presentation] 大脳基底核の機能を探る (2018)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 昭和大学学士会後援セミナー
  • Invited
• [Presentation] 脳機能ネットワークの破綻として捉える大脳基底核疾患 (2018)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 生体システム連関研究会
• [Presentation] 大脳基底核の解剖・機能 (2018)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 産業技術総合研究所 部門セミナー
  • Invited
• [Presentation] 大脳基底核の解剖と生理 (2018)
  • Author(s): 橘 吉寿
  • Organizer: 北海道大学大学院医学研究科共通セミナー
  • Invited
• [Presentation] In vivo tracing of single neuron activity with Ca2+ imaging of primary somatosensory cortex in mouse models of postoperative pain and inflammatory pain. (2018)
  • Author(s): Okada, T., Tachibana, Y., Nomura, Y., Obata, N., Mizobuchi, S., Wake, H.
  • Organizer: SOCIETY FOR NEUROSCIENCE 48TH ANNUAL MEETING
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 運動学習と関連した白質における脂質の変化が一次運動野の神経活動に及ぼす影響 (2018)
  • Author(s): 西田 一貴、橘 吉寿、佐藤 駿平、山崎 文義、瀬藤 光利、和氣 弘明
  • Organizer: 第111回近畿生理学談話会
• [Presentation] 大脳皮質感覚野の生体イメージングによる疼痛発症機構解明へのアプローチ (2018)
  • Author(s): 岡田 卓也、橘 吉寿、野村 有紀、小幡 典彦、溝渕 知司、和氣 弘明
  • Organizer: 第111回近畿生理学談話会
• [Presentation] Change of lipid profile in myelin associated with motor learning affect on neuronal activity pattern in primary motor cortex. (2018)
  • Author(s): 西田 一貴、橘 吉寿、佐藤 駿平、山崎 文義、瀬藤 光利、和氣 弘明
  • Organizer: 第23回グリア研究会
• [Presentation] In vivo Ca2+ imaging of somatosensory cortex in postoperative an inflammatory pain models of mice. (2018)
  • Author(s): Okada, T., Tachibana, Y., Nomura, Y., Obata, N., Mizobuchi, S., Wake, H.
  • Organizer: 9TH FAOPS CONGRESS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The response to whisker stimulation in the visual cortex of monocular deprived mice in vivo. (2018)
  • Author(s): Hashimoto, A., Miyamoto, A., Tachibana, Y., Haruwaka, K., Wake, H.
  • Organizer: 9TH FAOPS CONGRESS
  • Int'l Joint Research