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2015 Fiscal Year Research-status Report

運動学習に伴うラット脳マクロ構造変化の生物学的基盤の解明

Research Project

Project/Area Number 15K21652
Research InstitutionNational Center of Neurology and Psychiatry

Principal Investigator

堀 祐樹  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 脳病態統合イメージングセンター, 流動研究員 (60635887)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsオペラント学習 / Voxel based morphometry / ラット
Outline of Annual Research Achievements

様々な技能や知識を新しく学習、獲得することは脳の重要な役割の一つであり、そのため脳には、技能や知識を獲得すべく変化する働き、すなわち「神経可塑性」が備わっている。そして、技能や知識の獲得により小動物の脳においてシナプス形成、軸索発芽、髄鞘高密度化等細胞レベルで変化を生じることが組織学的手法により明らかになってきた。一方、近年のMRイメージング技術の進歩により、人の脳において灰白質の容積・白質の繊維方向などマクロレベルで脳構造に変化が生じるということが、我々の研究も含め報告されている。
このように学習に伴う、組織学的手法による細胞レベルでの変化、およびMRIによる脳構造変化が、小動物や人の脳を対象にした研究で報告されているが、脳マクロ構造と細胞レベルでの変化を同時に評価した報告はほとんどない。そこで本年度はまずIsomuraらが開発したげっ歯類の学習パラダイムを用いて、運動学習に随伴する脳灰白質変化を調べることを目的とした。
学習群17匹において、オペラント反応正解率は、9.7%(学習1日目)、54%(学習2日目)、85%(学習3日目)と増加した。また内7匹でMRIによる学習前後の脳体積変化を調べたところ、統計的な有意差は認められなかったものの、視床、小脳の灰白質において学習後に体積が増加傾向にあった。統計的に意味のある領域を調べるため、更にMRI実験を続けていくと同時に、今後の組織学的手法による細胞レベルでの評価の対象領域を絞り細胞変化と脳構造変化の関連を調査する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度の主目的であるラット学習率評価および灰白質・白質体積評価を行う実験系を確立した。また学習に伴うオペラント反応正解率の経時変化および学習前後の灰白質、白質体積変化を明らかにした。来年度は、統計的に必要な匹数までMRI実験を行うとともに組織学的手法による細胞評価に取り組む予定である。以上、本研究はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

使用実績のある既存のツールを活用することによって、研究を推進する。具体的には、SPMソフトウェアにより学習前後での灰白質、白質体積変化を統計的に明らかにする。また有意差領域を、組織学的手法による細胞レベルでの評価の対象とし、細胞変化と脳構造変化の関連を調査する。

  • Research Products

    (4 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Development of a removable head fixation device for longitudinal behavioral and imaging studies in rats2016

    • Author(s)
      Yuki Hori, Jun Ogura, Naoki Ihara, Tsunehisa Higashi, Takayuki Tashiro, Manabu Honda, Takashi Hanakawa
    • Journal Title

      J Neurosci Meth

      Volume: 264 Pages: 11-15

    • DOI

      doi:10.1016/j.jneumeth.2016.02.014

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Non-invasive quantification of cerebral metabolic rate for glucose in rats using 18F-FDG PET and standard input function2015

    • Author(s)
      Yuki Hori, Naoki Ihara, Noboru Teramoto, Masako Kunimi, Manabu Honda, Koichi Kato, Takashi Hanakawa
    • Journal Title

      J Cereb Blood Flow and Metab

      Volume: 35 Pages: 1664-1670

    • DOI

      doi:10.1038/jcbfm.2015.104

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] オペラント学習に伴うラット局所脳グルコース代謝変化2015

    • Author(s)
      堀祐樹、伊原尚樹、本田学、磯村宜和、花川隆
    • Organizer
      第38回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2015-07-28 – 2015-07-31
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 実験動物用頭部固定具及び実験動物撮影用頭部固定装置2016

    • Inventor(s)
      花川隆、堀祐樹、伊原尚樹、小倉淳
    • Industrial Property Rights Holder
      花川隆、堀祐樹、伊原尚樹、小倉淳
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-16411
    • Filing Date
      2016-01-29

URL: 

Published: 2017-01-06  

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