高精細全脳イメージングを用いた負の情動行動制御における多領野連関解析

• Project Area: Brain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing
• Project/Area Number: 18H05132
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 笠井 淳司 大阪大学, 薬学研究科, 助教 (40454649)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: ストレス / 情動 / 多領野 / 前障 / 全脳マッピング / 情動行動

Outline of Annual Research Achievements

精神的ストレスは、ストレス応答機構としての不快情動を惹起し、不安などの情動行動を引き起こす。この情動行動は、多領野の活動連関により制御されると考えられるものの、その詳細な神経メカニズムはいまだ不明な点が多い。そこで本研究では、研究代表者らが開発した高速高精細全脳イメージングシステムFASTによる全脳活動マッピングと回路マッピング、さらにストレス応答性前障神経細胞の特異的な活動操作を組み合わせ、情動行動制御における多領野連関の解読を目指した。その結果、以下の成果を得た。
１）ストレス応答性前障神経細胞をDREADDを用いて人工的に活性化させることにより、広範な脳領域に分布するストレス関連領域の神経細胞を活性化し、不安様行動を惹起した。
２）前障の全脳回路マッピングを実施した結果、前障は、扁桃体や前頭前野を含む多領野のストレス応答性神経細胞から神経投射を受けていた。
３）前障の活性化による不安様行動には、ストレス応答に関連するカテコラミンシグナルが関与することを見出した。
これらのことから、ストレス応答において、前障は、多領野にあるストレス応答神経細胞の入力を受け、広範な脳領域の活動を制御することにより不安などの情動を制御することを明らかにした。

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] Direct visualization of an antidepressant analog using surface-enhanced Raman scattering in the brain (2020)
  • Author(s): Masato Tanuma, Atsushi Kasai, Kazuki Bando, Naoyuki Kotoku, Kazuo Harada, Masafumi Minoshima, Kosuke Higashino, Atsushi Kimishima, Masayoshi Arai, Yukio Ago, Kaoru Seiriki, Kazuya Kikuchi, Satoshi Kawata, Katsumasa Fujita, Hitoshi Hashimoto
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 5 Issue: 6
  • DOI: 10.1172/jci.insight.133348
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Whole-brain block-face serial microscopy tomography at subcellular resolution using FAST. (2019)
  • Author(s): Seiriki K, Kasai A, Nakazawa T, Niu M, Naka Y, Tanuma M, Igarashi H, Yamaura K, Hayata-Takano A, Ago Y, Hashimoto H.
  • Journal Title: Nat Protoc. Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1509-1529
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0148-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 全脳活動マッピングを用いた情動行動制御機構の解明 (2019)
  • Author(s): 笠井淳司、橋本均
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2019
• [Presentation] Claustrum is involved in stress-induced anxiety-like behaviors (2019)
  • Author(s): Kasai A et al
  • Organizer: 2018 Cold Spring Harbor meeting: Molecular Mechanisms of Neuronal Connectivity
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Claustral neurons mediate stress-induced anxiety-like behavior through multi-area interconnectivity (2018)
  • Author(s): Kasai A et al
  • Organizer: 2nd international symposium on brain information dynamics 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-brain activity mapping sheds light on a new role of the claustrum in stress neurocircuitry (2018)
  • Author(s): Kasai A et al
  • Organizer: The society for claustrum research 5th annual symposium
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 大阪大学大学院薬学研究科 神経薬理学分野ホームページ
  • URL: http://molpharm.umin.jp/