2019 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
| Project/Area Number |
17KK0140
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
渡辺 秀典 東北大学, 医学系研究科, 助教 (00407686)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018 – 2020
|
| 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 |
|---|
| 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なほど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にて生活拠点整備の完了後に直ちに開始した．上肢関節角度の定量的解析を可能とする運動計測装置にてサルに上肢到達課題を習熟させた．並行してシカゴ大学設備を使用した当課題専用の実験器具の作成を進めた．高効率の光感受性タンパク発現を可能にするウイルスベクターの開発を生理学研究所に要請し，シカゴ大学に輸送した．研究の効率的進行のためシカゴ大学学生の協力を得ることができた．またシカゴ大学の獣医の指導で当初予定していた実験手法を調整し，光ファイバーが結合された慢性埋込型多点電極を用いた実験手法を採択するに至った．電極の開発については米国の電極製作会社に依頼した．
余裕を持って研究を十分に完結させるために令和2年度までの補助事業期間延長を申請し，米国VISAの滞在期間延長をした．基課題の成果を査読有国際論文に投稿し，bioRxivにて先行公開した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験では共同研究室研究員の協力を予定していたが当研究員の離職で十分な支援を得られず，効率的な業務遂行ができなかった．また本実験について，すでに受理されている実験計画書の修正を獣医に求められた．獣医との交渉に想定外の時間を必要とし，実験手法の調整を度々求められた．実験手法の調整に伴う実験器具の改造及び追加購入について都度の対応をした．更に動物訓練装置である上肢関節角度計測装置の故障が発生した．修理に要した2か月間について継続的な動物トレーニングが不可能になった．
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度までの補助事業期間を延長する．引き続き共同研究室の設備の使用と人員の協力が得られる．実験手法の調整によって共同研究室が精通している生理学的実験技法を本課題は採用するに至り，本課題の実施はより平易となった．本課題に必要となる慢性埋込型光ファイバー結合多点電極の開発終了後に実験開始を予定する．実験施設の運営制約において実験開始を令和2年度6月とし，秋の実験終了及び帰国を見込む．
|
