匂いやフェロモンの情報伝達メカニズムの解明：嗅球から高次脳イメージングと行動解析

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04489
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 寺沢 宏明 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (10300956)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 情報伝達 / 匂い / フェロモン / MRI

Outline of Annual Research Achievements

多くの動物は、匂いやフェロモンを介して情報を受け取り、種の保存や生命の危機回避を図っている。申請者らは、連携研究者との共同研究を通じて、メスマウスの性行動を誘起するペプチド性フェロモンESP1について、リガンドペプチドの発見、鋤鼻器官上の受容体の同定、副嗅球の活性化に至る一連の情報伝達経路に関する構造機能解析を行ってきた。本研究は、今まで明らかにしてきたシグナリングの先に存在する過程を研究対象とする。すなわち、MRIを用いて、匂いやフェロモンによって活性化される、嗅球から高次脳への神経伝達経路を可視化し、活性化された脳領域と行動との相関を明らかにすることを目的とする。本課題が達成されれば、齧歯類と人間の脳機能を理解し、脳機能疾患治療薬や新規機能物質の開発に展開することが期待される。
確立した匂い物質およびフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料の準備を順次進めた。BOLD法を用いた機能的MRI解析において、周期的に繰り返した匂い刺激に同期する脳内のMRI信号変化を抽出する手法を確立した。この手法を適用することにより、２種類の匂い物質が共通して嗅覚伝導路である梨状皮質を活性化すること、および、脳深部の視床下部、扁桃体などは、それぞれの匂い物質特異的に活性化されることを明らかにした。さらに、無麻酔下マウスにおいても、機能的MRI解析に必要な脳画像を取得できるMRI手法の開発を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

順調に当初計画を進めることが出来ている。具体的には、BOLD法を用いた機能的MRI解析において、周期的な繰り返し刺激に同期する脳内MRI信号の変化を抽出する手法を確立し、異なる匂い物質がそれぞれ異なるマウス脳部位を活性化することを捉えることに成功した。さらに、無麻酔下マウスの機能的MRI画像を取得する手法の開発を順調に進められている。

Strategy for Future Research Activity

確立した匂い物質やフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料について順次準備する。BOLD法とMEMRI法を併用して、匂いやフェロモンによって活性化される、嗅球から高次脳への神経伝達経路を可視化し、活性化された脳領域と行動との相関を明らかにする。また、通常のMRI法においては、動物は麻酔下において撮像するが、麻酔下動物では捉えられない嗅覚刺激応答を観測するため、無麻酔下において機能的MRI画像を取得する手法の開発を進める。

Research Products

• [Journal Article] Development of an awake mouse MRI method using soft immobilization for a cryogenic probe system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 1757-1757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An iterative reconstruction method for dual-band EPI in small-animal studies. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 3242-3242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image-based phase correction for dual-band EPI with slice-GRAPPA using point-by-point procedures in k-space. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 4315-4315
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 独立成分解析を利用したマウス嗅覚受容システムの BOLD 解析 (2017)
  • Author(s): 舩津大嗣、林芙優、吉永壮佐、杠直哉、草薙俊輔、武田光広、寺沢宏明
  • Organizer: ISMRM日本支部第１回学術集会
  • Place of Presentation: 脳情報通信融合研究センター、大阪
  • Year and Date: 2017-02-23 – 2017-02-24
• [Presentation] Optimization of the awake mouse MRI method using mouse clothes for a cryogenic coil system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 第４４回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] Detecting the olfactory responses in the mouse whole brain using a cryogenic probe. (2016)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., Takeda, M., and Terasawa, H.
  • Organizer: 第４４回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] fMRI analyses of the mouse olfactory perception system using a cryogenic probe. (2016)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., Takeda, M., and Terasawa, H.
  • Organizer: The XXVIIth ICMRBS (International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems)
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an awake mouse MRI method using soft immobilization for a cryogenic probe system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Image-based phase correction for dual-band EPI with slice-GRAPPA using point-by-point procedures in k-space. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An iterative reconstruction method for dual-band EPI in small-animal studies. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research