2018 Fiscal Year Research-status Report
サル覚醒行動下の光刺激による手指運動変化とベータ波位相の関係解明
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17KK0140
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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, 助教 (00407686)
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| Project Period (FY) |
2018 – 2019
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| Keywords | サル / オプトジェネティクス(光遺伝学) / 一次運動野 / ベータ波 / 位相ロック / 上肢運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベータ波は運動時に発生する脳波として知られているが運動中のどのような情報を表現するのか不明な点が多い．申請者はサルの大脳皮質運動野でベータ波の特定の位相が運動準備中に課題の条件に応じて出現する現象(位相ロック)を発見した．この現象と運動の因果関係を調べるため，光遺伝学的手法を用いて神経活動を制御してベータ波の位相ロックが運動に与える作用を解明する．
基課題では麻酔下実験において一次運動野への光刺激で上肢運動の即時惹起が可能である程に高効率な光感受性タンパクの発現に成功した．本課題では覚醒下の運動課題中においてベータ波と同期した光刺激によって周期的神経活動の変調とサルの行動変化の関係を明らかにする．そこで覚醒行動下のサルの上肢運動の定量分析に豊富な経験を有し，かつベータ波について世界的第一人者の一人であるシカゴ大学のDr. Hatsopoulosと共同研究をする．
当該年度はシカゴ大学の協力者の支援のもとで非ヒト霊長類を使用した動物実験を米国で長期実施するための多段階の審査を通過した．特にサルへの光遺伝学手法の適用はシカゴ大学で初であり，その実験許可申請に少なくない労力の投入を必要とした．これら作業と並行して，継続したシカゴ大学との密な連絡により不足品購入や実験装置の製を日本で行い，それらのシカゴ大学への移送を完了した．またシカゴ大学においてサルを購入し，安全に実験に使用するための検疫検査を開始した．更に実験課題についての詳細な議論と実験設備の割り当てをHatsopoulos研究室メンバーと相談し，サル上肢の運動を定量的に記録できる2次元解析装置の使用を許可された．
上記作業を経てシカゴ大学への出発準備完了は結果的に当該年度終了間際となった．実際の実験開始は来年度4月と見積もる．従い本課題は平成30年5月に申請したが当該年度の研究成果は限定的で，事実上の成果は来年度に譲る．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画では夏季に短期渡航し，渡航先であるシカゴ大学への実験許可申請，生活拠点の整備，共同研究室における実験室の現状確認による不足品のリストアップまたはシカゴ大学設備を使用した実験器具の自作を予定した．続く秋季に帰国し所属大学における授業等の教育及び研究業務を満たすのと並行して，不足品の準備をした後に冬季からシカゴ大学に長期滞在し実験実施を計画した．
しかし共同研究室における予算体制の急な変更により，人的資源における協力体制の調整や実験消耗品項目の大幅修正に数か月を必要とした．併せて米国渡航許可の条件が当該年度から変更になり，条件を満たす準備のためシカゴ大学における所属許可の取得が夏に間に合わなかった．加えて所属研究室にて秋季までに完了予定だった研究実験が実験資材の納入遅延によって叶わなず，実験終了は冬季となった．結果的に渡航準備が整ったのは当該年度の冬季後半となり，シカゴ大学における実験開始を当初の予定よりも延期せざるを得なかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
成果を確実とするために実験の各進行ステップを省かずに，シカゴ大学における実験期間について変更をしない．即ち，実験動物の訓練に半年，動物への手術処置と回復待機に1か月，電気生理実験に5カ月，計12カ月を予定する．一方ですでに遅延が発生している進捗状況についての対策を講じる．
実験はシカゴ大学への実験許可申請と生活拠点整備を完了した後に直ちに開始する．シカゴ大学設備を使用した実験器具の自作は実験動物の訓練と並行して進行させる．また本年度は共同研究室の予算体制が潤沢となったので予算の再調整により現地支援者を雇用することで，実験の各進行ステップの短縮を試みる．加えて研究を効率的に進行させるために日本からの支援者の招へいを計画する．更に研究を余裕を持って十分に完結させるために来年度までの研究期間延長を視野に入れる．
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