Basic research on elucidation of neurocircuit pathology of depression and its remodeling mechanism

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02552
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 山脇 成人 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 特任教授 (40230601)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 淵上 学 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 助教 (40403571) ; 吉野 敦雄 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 特任助教 (90633727)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: うつ病 / リアルタイムfMRI / 前頭前野

Outline of Annual Research Achievements

【課題1 安静時fMRI活動パターンを用いてターゲットするうつ病の神経回路異常の同定】前頭前野と前帯状皮質、前頭前野と運動野、など前頭前野を中心としたうつ病患者の異常な機能的結合（10程度）を把握することができ、昨年度（20程度）に比べさらにうつ病に特徴的な結合を絞ることができた。またそのうちいくつかの機能的結合とうつ病症状との相関が明らかとなった。これらの結果はうつ病における病態メカニズムの把握やその後のNeurofeedback治療への応用につながることを可能とした。
【課題2 神経細胞種特異的な神経活動性操作によるうつ病の症状特異的な神経回路の解明】ラット内側前頭前野をCgL、PL、ILと更に細分化した領域で、神経活動の亢進と抑制の両方向の操作を行った。神経活動の抑制では、行動変化は見られず、亢進では、抑うつ様行動が（１）PL刺激で増加、（２）IL刺激で減少、（３）CgL刺激では変化なしであり、内側前頭前野の微小な部位の相違における神経活動亢進が異なる行動変化をもたらすと考えられた。
【課題3 神経活動操作による抗うつ効果の検証と分子メカニズムの解明】神経活動操作による行動変化と電気生理学的変化との関連を検討した。抑うつ関連行動はspike活動とは相関せず、抗うつ様行動はILのβ帯とγ帯のLFPと、抑うつ様行動はPLのδ帯のLFPと相関する事を見出し、抗うつ効果を惹起する活動操作と抑うつ行動を打ち消す活動操作が新規の治療法になり得る可能性が考えられた。
【課題4 うつ病患者へのリアルタイムfMRIを用いたNeurofeedbackの適応】探索的オープン試験としてうつ病患者群を対象に行った。その結果、うつ病患者において対象領域の活動操作の可能性、臨床スコアの改善、認知課題成績の向上が明らかとなった。さらに課題1で明らかにした前頭前野と前帯状皮質の機能的結合の改善（正常化）を明らかにすることができた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Hadasah-Hebrew University Medical Center(Israel)
  • Country Name: Israel
  • Counterpart Institution: Hadasah-Hebrew University Medical Center
• [Journal Article] Effects of behavioural activation on the neural basis of other perspective self-referential processing in subthreshold depression: a functional magnetic resonance imaging study (2017)
  • Author(s): Shiota S.、Okamoto Y.、Okada G.、Takagaki K.、Takamura M.、Mori A.、Yokoyama S.、Nishiyama Y.、Jinnin R.、Hashimoto R. I.、Yamawaki S.
  • Journal Title: Psychological Medicine Volume: 47 Pages: 877～888
  • DOI: doi.org/10.1017/S0033291716002956
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disrupted Brain Activation and Deactivation Pattern during Semantic Verbal Fluency Task in Patients with Major Depression (2017)
  • Author(s): Takamura Masahiro、Okamoto Yasumasa、Okada Go、Toki Shigeru、Yamamoto Tetsuya、Yamamoto Osamu、Jitsuiki Hiroaki、Yokota Norio、Tamura Tatsuji、Kurata Akiko、Kaichi Yoko、Akiyama Yuji、Awai Kazuo、Yamawaki Shigeto
  • Journal Title: Neuropsychobiology Volume: 74 Pages: 69～77
  • DOI: doi.org/10.1159/000453399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cognitive behavioral therapy changes functional connectivity between medial prefrontal and anterior cingulate cortices (2017)
  • Author(s): Yoshimura Shinpei、Okamoto Yasumasa、Matsunaga Miki、Onoda Keiichi、Okada Go、Kunisato Yoshihiko、Yoshino Atsuo、Ueda Kazutaka、Suzuki Shin-ichi、Yamawaki Shigeto
  • Journal Title: Journal of Affective Disorder Volume: 208 Pages: 610～614
  • DOI: doi.org/10.1016/j.jad.2016.10.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased amygdala reactivity following early life stress: a potential resilience enhancer role (2017)
  • Author(s): Yamamoto Tetsuya、Toki Shigeru、Siegle Greg J.、Takamura Masahiro、Takaishi Yoshiyuki、Yoshimura Shinpei、Okada Go、Matsumoto Tomoya、Nakao Takashi、Muranaka Hiroyuki、Kaseda Yumiko、Murakami Tsuneji、Okamoto Yasumasa、Yamawaki Shigeto
  • Journal Title: BMC Psychiatry Volume: 17 Pages: 27～37
  • DOI: doi.org/10.1186/s12888-017-1201-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regional brain functions in the resting state indicative of potential differences between depression and chronic pain (2017)
  • Author(s): Yoshino Atsuo、Okamoto Yasumasa、Doi Mitsuru、Otsuru Naofumi、Okada Go、Takamura Masahiro、Ichikawa Naho、Yokoyama Satoshi、Yamashita Hidehisa、Yamawaki Shigeto
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 3003
  • DOI: doi:10.1038/s41598-017-03522-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Patients with major depressive disorder exhibit reduced reward size coding in the striatum (2017)
  • Author(s): Takamura Masahiro、Okamoto Yasumasa、Okada Go、Toki Shigeru、Yamamoto Tetsuya、Ichikawa Naho、Mori Asako、Minagawa Hideaki、Takaishi Yoshiyuki、Fujii Yasutaka、Kaichi Yoko、Akiyama Yuji、Awai Kazuo、Yamawaki Shigeto
  • Journal Title: Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry Volume: 79 Pages: 317～323
  • DOI: doi.org/10.1016/j.pnpbp.2017.07.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identifying melancholic depression biomarker using whole-brain functional connectivity (2017)
  • Author(s): Ichikawa N, Lisi G, Yahata N, Okada G, Takamura M, Yamada M, Suhara T, Hashimoto R, Yamada T, Yoshihara Y, Takahashi H, Kasai K, Kato N, Yamawaki S, Kawato M, Morimoto J, Okamoto Y
  • Journal Title: ArXiv Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential effects of chronic stress in young-adult and old female mice: cognitive-behavioral manifestations and neurobiological correlates (2017)
  • Author(s): Lotan A、Lifschytz T、Wolf G、Keller S、Ben-Ari H、Tatarsky P、Pillar N、Oved K、Sharabany J、Merzel T K、Matsumoto T、Yamawaki Y、Mernick B、Avidan E、Yamawaki S、Weller A、Shomron N、Lerer B
  • Journal Title: Molecular Psychiatry Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1038/mp.2017.237
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 精神医療に求められるエビデンス：脳科学に基づく新たな診療・治療法の開発～うつ病を例として (2018)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: ヘルスデーターサイエンス研究所セミナー
  • Invited
• [Presentation] 医療ビックデータ時代における精神疾患の革新的診断・治療法の開発 (2018)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 日本製薬工業協会 医療健康分野のビックデータ活用研究会
  • Invited
• [Presentation] こころの脳科学イノベーション うつ病医療からモノづくりまで (2017)
  • Author(s): 山脇成人, 岡本泰昌, 岡田剛, 吉野敦雄, 淵上学, 岡田怜, 山下英尚, 町野彰彦, 志々田一宏, 小早川誠, 神人蘭
  • Organizer: 第113回日本精神神経学会
  • Invited
• [Presentation] 精神医学の新たな社会貢献～脳とこころの化学の産学官連携～ (2017)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 第113回日本精神神経学会
  • Invited
• [Presentation] 5cmルールでのrTMSの施行は適切か? Resting fMRIの知見から (2017)
  • Author(s): 横山仁史, 岡本泰昌, 岡田剛, 高村真広, 市川奈穂, 柴崎千代, 吉野敦雄, 山脇成人
  • Organizer: 第14回日本うつ病学会総会・第17回日本認知療法・認知行動療法学会
• [Presentation] こころの科学としての精神医学：その現状と展望 (2017)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 第6回日本精神科医学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 精神・神経疾患の診断・治療法開発に向けた取り組みと現状の課題～うつ病を例として～ (2017)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 文部科学省 科学技術・学術政策研究所講演会
  • Invited
• [Presentation] 脳科学を応用したネガティブ感性（うつ病）とポジティブ感性（ワクワク感）の可視化技術開発 (2017)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 技術情報協会セミナー
  • Invited
• [Presentation] 脳とこころの科学から見た「うつ」と「希望」 (2017)
  • Author(s): 山脇成人
  • Organizer: 第28回日本緑内障学会
  • Invited
• [Presentation] Depressive rumination reduced by realtime fMRI neurofeedback of the posterior cingulate cortex (PCC) activity (2017)
  • Author(s): Ichikawa, N., Takamura, M., Okada, G., Yokoyama, S., Shibasaki, C., Yoshino, A., Matsumoto, Y., Araki, J., Koura, T., Sumiya, Y., Okamoto, Y. & Yamawaki, S
  • Organizer: Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A classifier of melancholic depression with whole-brain resting-state connectivity (2017)
  • Author(s): Ichikawa, N., Lisi, G., Yahata, N., Okada, G., Takamura, M., Hashimoto, R., Yamada, T., Yamada, M., Suhara, T., Moriguchi, S., Mimura, M., Yoshihara, Y., Takahashi, H., Kasai, K., Kato, N., Yamawaki, S., Seymour, B., Kawato, M., Morimoto, J. & Okamoto, Y
  • Organizer: Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Deactivation of DMN nodes during DLPFC fMRI neurofeedback (2017)
  • Author(s): Takamura, M, Okamoto, Y, Ichikawa, N, Okada, G, Yoshino, A, Shibasaki, C, Yamawaki, S.
  • Organizer: Real-time Functional Imaging and Neurofeedback Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Remarks]
  • URL: https://www.nature.com/articles/mp2017237