認知学習と精神疾患病態の臨界期におけるドーパミン神経伝達機構の解析
Publicly Offered Research
Project Area | Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms |
Project/Area Number |
21H05694
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
疋田 貴俊 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (70421378)
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Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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Keywords | 神経回路 / 大脳基底核 / ドーパミン / 精神疾患 / 臨界期 / 社会的孤立 / 遺伝-環境相互作用 |
Outline of Research at the Start |
臨界期での社会的孤立ストレスにより発症する精神疾患遺伝モデルマウスを用いて、神経回路病態を明らかにする。特に、ドーパミン動態と大脳基底核神経回路に着目し、モデルマウスの認知行動中のドーパミンイメージングおよび回路特異的なカルシウムイメージングを行う。また、同定した神経回路病態を是正する回路操作を行い、モデルマウスの認知行動の正常化を試みる。これらから、認知行動の回路機構の理論化を行い、臨界期の操作・再開における標的を推定する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ドーパミン動態と大脳基底核神経回路に着目し、精神疾患の発症における臨界期機構の解明を目的とした。本年度は、大脳基底核神経回路において、ドーパミン入力を受けるD1経路とD2経路の認知行動における役割を、可逆的神経伝達阻止法、DREADD法、光遺伝学手法による神経回路操作および回路特異的なカルシウムイメージングにより明らかにすることを目的とした。 研究代表者が開発した大脳基底核神経回路に特異的な可逆的神経伝達阻止法を用いて、 ドーパミンD1受容体を発現する側坐核中型有棘神経細胞(D1ニューロン)とドーパミンD2受容体を発現する側坐核中型有棘神経細胞(D2ニューロン)のそれぞれ特異的に破傷風菌毒素を発現させることで神経伝達遮断を行い、Attentional set-shifting課題への影響を調べた。その結果、Attentional set-shifting課題における逆転課題において、側坐核のD2ニューロンが重要な役割を担っていることを示した。 さらに、視覚性図形弁別学習課題において、無報酬と図形(CS-)を関連付けさせ、CS-への反応を抑制する必要のある認知行動課題を開発し、行動中のD1ニューロンとD2ニューロンの神経活動を回路特異的なカルシウムイメージングを行い、小型顕微鏡により一細胞レベルで観察した。すると、D2ニューロンが無報酬の結果(誤答)の直後のタイミングで特異的に活性化していることがわかった。そこで、光遺伝学手法により、活性化しているタイミングでD2ニューロンの光による抑制を行うと、次の試行での課題正答率が低下することが示された。このことは、誤答直後のD2ニューロンの活性化が同じ失敗を繰り返さないために必要であることを示す。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Trends in Big Data Analyses by Multicenter Collaborative Translational Research in Psychiatry2022
Author(s)
Toshiaki Onitsuka, Yoji Hirano, Kiyotaka Nemoto, Naoki Hashimoto, Itaru Kushima, Daisuke Koshiyama, Michihiko Koeda, Tsutomu Takahashi, Yoshihiro Noda, Junya Matsumoto, Kenichiro Miura, Takanobu Nakazawa, Takatoshi Hikida, Kiyoto Kasai, Norio Ozaki, Ryota Hashimoto
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Journal Title
Psychiatry and Clinical Neurosciences
Volume: 76
Issue: 1
Pages: 1-14
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Vrk2 deficiency elicits aggressive behavior in female zebrafish2022
Author(s)
Umeda Ryohei、Teranishi Hitoshi、Hada Kazumasa、Shimizu Nobuyuki、Shiraishi Hiroshi、Urushibata Hirotaro、Lai Shaohong、Shide Masahito、Carrasco Apolinario Magdeline E.、Higa Ryoko、Shikano Kenshiro、Shin Toshitaka、Mimata Hiromitsu、Hikida Takatoshi、Hanada Toshikatsu、Hanada Reiko
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 27(4)
Issue: 4
Pages: 254-265
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Effects of Importin α1/KPNA1 deletion and adolescent social isolation stress on psychiatric disorder-associated behaviors in mice2021
Author(s)
Sakurai Koki, Itou Taichi, Morita Makiko, Kasahara Emiko, Moriyama Tetsuji, Macpherson Tom, Ozawa Takaaki, Miyamoto Yoichi, Yoneda Yoshihiro, Sekiyama Atsuo, Oka Masahiro, Hikida Takatoshi
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 16
Issue: 11
Pages: e0258364-e0258364
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Analysis of dopamine dynamics in cortex, striatum, and amygdala during differential auditory fear conditioning in mice.2023
Author(s)
Takaaki Ozawa, Kazuhiro Umemoto, Moe Nakamura, Ryotaro Iwamoto, Yuma Matsumoto, Tomohiro Shibata, Yoshinobu Oyama, Tom Macpherson, Takatoshi Hikida.
Organizer
IRCN-iPlasticity International Symposium
Related Report
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[Presentation] Neural mechanism of salt and umami seeking behavior2023
Author(s)
Ozawa T, Shibata T, Oyama Y, Abe M, Goto K, Yonemaru H, Matsumoto Y, Iwamoto R, Sakurai K, Macpherson T, Hikida T
Organizer
日本生理学会第100回記念大会
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Invited
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