2015 Fiscal Year Research-status Report
大脳皮質運動野におけるベータ脳波の機能的意味を解明する
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15K01854
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡辺 秀典 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00407686)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 大脳皮質運動野 / ベータ波 / 位相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究を確実に遂行するために結果を段階的に確認しながら業務を実施した．本研究の旨であるOptogenetics の適用にあたりチャネロドプシン光感受性タンパク質ミュータント(ChIEF)，ウイルスベクタ(AAV-DJ)，プロモータ(CaMKII)を目的に最適なベクタとして選定し，コンストラクトを完成した．所属機関の遺伝子組換実験の認可を得て,ウィルスベクタによる導入遺伝子発現効率の確認のために慢性行動実験に先行して亜急性実験を準備した．微小電気刺激による大脳皮質運動野における上肢領域の神経支配領域を特定し,当領域にベクタを注入した．続く慢性行動実験のために並行して別個体のタスク訓化とサル覚醒行動下におけるマルチチャネル電気生理実験装置をセットアップした．
加えて,すでに収録済みのサルの随意運動時の慢性実験データを詳細に解析した．その結果,サル上肢到達把持運動における試行間を通じた運動野のベータ波の位相ロックについて, (1)出現は強い力を要求されるタスクにおいて再現性が高い．(2)一方で試行内における他の運動のタイミングについて位相ロックは運動待機状態の開始時に出現するがタスクの違いでその出現頻度に顕著な差はなく, (3)またタスクにおいて上肢の力の強弱の違いが最も現れると予察された把持の終了時(把持されるレバーを引き終わるタイミング)では位相ロックの出現頻度についてタスク間の差はなかった. (4)運動開始を指示する聴覚刺激がある場合に位相ロックは出現した. (5)神経活動と同時記録された12の上肢筋肉の活動について9は活動開始前に位相ロックが出現しなかった．
これらの結果は運動野におけるベータ波の位相は筋活動という運動の実質的な情報を表現しておらず，後に続く運動で発生する力の強弱や，音のある無しなどのタスクの文脈を表現することを示唆する.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究を確実に遂行するために，導入遺伝子発現効率の確認を目的とした亜急性実験を追加した．亜急性実験は実績のある生理学研究所・認知行動発達研究部門と協力して行う予定であった．使用するウィルスベクタの作成は順調で，当部門における実験手続き及び準備を進めていた．一方で部門の異動に先立つ使用施設の繁忙が顕著となった．協議の結果，十分な実験は不可能と結論し，代替案として申請者の所属機関における実施を決定した．所属機関にて実験計画の変更申請・設備･実験個体の調整に少なからず時間を要した．現状において実験個体の配当を受け，当初予定していた亜急性実験としてベクタ注入を完了し導入遺伝子の発現の待機をしている．次に控える慢性実験を滞りなく進めるためにサルのトレーニングを並行して開始している．
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| Strategy for Future Research Activity |
導入遺伝子発現効率の確認後，直ちに慢性実験を実施する準備を並行して進める．また確実な成果を得るために光刺激に加えて微小電気刺激による応答計測も実施する．尚，生理学研究所・認知行動発達研究部門と協力を予定していた遺伝子導入技法については併進して生理学研究所・生体システム研究部門と協力する準備が完了している．また，業務の遅延の一つの挽回策として，統計数理研究者との共同研究による効率的なデータ解析は有効と考えている．
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| Causes of Carryover |
申請者の異動に伴い，実験動物の使用計画を現所属機関と調整した．その結果，平成27年度における実験動物の購入を平成28年度に移行する．また実験動物に使用予定の電極も平成28年度に購入する．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験動物と電極の購入代として平成28年度に計上する．
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