Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 20H05612
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 南部 篤 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (80180553)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 美馬 達哉 立命館大学, 先端総合学術研究科, 教授 (20324618)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 脳・神経 / ソフトコンピューティング / 複雑系数理 / 脳神経疾患 / 生理学 / 神経科学 / オシロロジー / 脳、神経

Outline of Research at the Start

5年間の領域活動により、ヒューマンネイチャーの数理的・システム神経科学的理解に関して大きな成果を得たので、本取りまとめにて研究成果の総括を適切に実施する。また本取りまとめを通じて、それらの成果を公開し、広く国内外の研究者と共有・議論することで、「オシロロジー」を次のステージに導くことも目指す。

Outline of Annual Research Achievements

「非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解」（略称、オシロロジー）について成果の取りまとめを行うと同時に、今後の発展のさせ方などについて、計画班員を中心に議論を行なった。具体的には、本領域の成果について広く世界に伝えるために、日本神経科学学会の公式雑誌である「Neuroscience Research」誌に「Oscillology: Nonlinear Neural Oscillation」という特集号を組んでもらい、原著論文、総説などを募った。海外の共同研究者も含め、計画班、公募班から１編の前文、12編の総説、21編の原著論文の投稿を頂き特集号を作成し出版した（vol 156, 2020年7月）。現在までの本研究領域の成果を概括しオシロロジー研究の到達点を示すと同時に、将来を展望できるものになったと思う。さらに国内の幅広い読者を対象に「Brain and Nerve」誌にも「脳の発振現象―基礎から臨床へ―」という特集号を組んでもらい、計画班を中心に公募班も含めて16編の総説を頂き、出版した（2020年11月号）。本領域の成果を国内の研究者や一般の方へ読み物として提供し、広く知らせることが期待できるものになった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Abnormal cortico-basal ganglia neurotransmission in a mouse model of L-DOPA-induced dyskinesia. (2021)
  • Author(s): Dwi Wahyu I, Chiken S, Hasegawa T, Sano H, Nambu A
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 41 Issue: 12 Pages: 2668-2683
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0267-20.2020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parkinsonism differently affects the single neuronal activity in the primary and supplementary motor areas in monkeys:An investigation in linear and non-linear domains. (2020)
  • Author(s): Darbin O, Hatanaka N, Takara S, Kaneko N, Chiken S, Naritoku D, Martino A, Nambu A
  • Journal Title: International Journal of Neural Systems, Volume: 30 Issue: 02 Pages: 2050010-2050010
  • DOI: 10.1142/s0129065720500100
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local field potential dynamics in the primate cortex in relation to parkinsonism reveled by machine learning: A comparison between the primary motor cortex and the supplementary area (2020)
  • Author(s): Darbin O, Hatanaka N, Takara S, Kaneko M, Chiken S, Naritoku D, Martino A, Nambu A
  • Journal Title: Neurosc Res Volume: 156 Pages: 66-79
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.01.012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cerebellar outputs contribute to spontaneous and movement-related activity in the motor cortex of monkeys (2020)
  • Author(s): Sano Nobuya、Nakayama Yoshihisa、Ishida Hiroaki、Chiken Satomi、Hoshi Eiji、Nambu Atsushi、Nishimura Yukio
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: - Pages: 10-21
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.03.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disruption of dystonin in Schwann cells results in late-onset neuropathy and sensory ataxia (2020)
  • Author(s): Horie M, Yoshioka N, Kusumi S, Sano H, Kurose M, Watanabe-Iida I, Hossain MI, Chiken S, Abe M, Yamamura K, Sakimura K, Nambu A, Shibata M, Takebayashi H
  • Journal Title: Glia Volume: - Issue: 11 Pages: 2330-2344
  • DOI: 10.1002/glia.23843
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Forelimb movements evoked by optogenetic stimulation of the macaque motor cortex (2020)
  • Author(s): Watanabe H, Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Fukata Y, Fukata M, Mushiake H, Nambu A
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 11 Issue: 1 Pages: 3253-3253
  • DOI: 10.1038/s41467-020-16883-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Weakly correlated activity of pallidal neurons in behaving monkeys (2020)
  • Author(s): Wongmassang W, Hasegawa T, Chiken S, Nambu A
  • Journal Title: Eur J Neurosci Volume: 53 Issue: 7 Pages: 2178-2191
  • DOI: 10.1111/ejn.14903
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cortical control of subthalamic neuronal activity through the hyperdirect and indirect pathways in monkeys (2020)
  • Author(s): Polyakova Z, Chiken S, Hatanaka N, Nambu A
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 40 Issue: 39 Pages: 7451-7463
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0772-20.2020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Retrograde gene transfer into neural pathways mediated by adeno-associated virus (AAV)-AAV receptor interaction (2020)
  • Author(s): Sano H, Kobayashi K, Yoshioka N, Takebayashi H, Nambu A.
  • Journal Title: J Neurosci Methods Volume: 345 Pages: 108887-108887
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2020.108887
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 定位脳手術に役立つ神経生理学 (2021)
  • Author(s): 南部 篤
  • Organizer: 第60回日本定位機能神経外科学会
  • Invited
• [Presentation] 舞踏運動の病態生理について (2020)
  • Author(s): 南部 篤
  • Organizer: 第61回日本神経学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] ジストニア症状発現の脳内メカニズムー大脳基底核と小脳はどのように寄与するのか？ (2020)
  • Author(s): 南部 篤、知見聡美
  • Organizer: 第61回日本神経学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 大脳基底核間接路のD2受容体発現細胞におけるNMDA受容体のマグネシウムブロックの減少により誘導される運動制御と学習記憶の変化の解析 (2020)
  • Author(s): 笹岡俊邦、齊藤奈英、知見聡美、阿部学、川村名子、鍋島陽一、田井中一貴、﨑村建司、南部篤
  • Organizer: 第43回日本神経科学大会
• [Presentation] ドーパミンD1受容体を介した神経伝達は、運動制御、嫌悪記憶形成および大脳皮質のArc活性化に必要である (2020)
  • Author(s): 齊藤奈英、田井中一貴、知見聡美、原怜、山口瞬、一瀬宏、南部篤、笹岡俊邦
  • Organizer: 第43回日本神経科学大会
• [Remarks] 生体システム研究部門web site
  • URL: https://www.nips.ac.jp/sysnp/
• [Remarks] パーキンソン病治療薬の長期服用で生じる副作用のメカニズムを解明
  • URL: https://www.nips.ac.jp/nips_research/press/2021/03/post_433.html
• [Remarks] 視床下核の活動は、ハイパー直接路と関接路を経由して大脳皮質からの調節を受ける
  • URL: http://www.nips.ac.jp/nips_research/2020/11/post_281.html
• [Remarks] 大脳基底核の神経細胞が運動時に必要な情報を伝えるしくみを解明
  • URL: http://www.nips.ac.jp/nips_research/2020/11/post_281.html
• [Remarks] 神経細胞を光で操作し、サルの手を動かすことに成功
  • URL: https://www.nips.ac.jp/nips_research/press/2020/06/post_415.html