2019 Fiscal Year Annual Research Report
Neurobiological mechanisms of cerebellar macroneuroplasticity associated with learning
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19H03536
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
花川 隆 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, 部長 (30359830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 弘基 横浜市立大学, 医学部, 助教 (40737409)
星野 幹雄 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 病態生化学研究部, 部長 (70301273)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
NCNP花川と菅井は、実験の条件検討を行ったのち、6匹を実験群、7匹をコントロール群として3日間のオペラント学習の前後でAMPA（11C-K2）PET計測を行った。学習個体5匹、コントロール個体5匹を用いて中間解析を行った。集団解析を行う上で各データを標準化するため、11C-K2テンプレートが存在しなかったため、まず分布が類似していたFDG-PET画像を用いた解剖学的標準化を行った。標準化処理した後、既に我々が得ているVBM解析の結果から得た小脳灰白質上の体積変化部位を関心領域として適応し、SUVRを検討したところ、データに固体間で大きなばらつきが見られた。より精度を高めた検討をするため、11C-K2に特異的なテンプレートを新たに作成した。今後はこのテンプレートを用いた標準化を行い、さらにサンプル数を増やして解析していく予定である。また今後組織学的な評価を行うため、PET実験終了後、還流固定を行い、コンパウンドで包埋処理を行った後、-80℃下で保存している。NCNP星野と連携し、3個体で小脳スライスを作成し、ニッスル染色を行ったところ、皮質形態に大きな個体差が確認された。これを踏まえてスライス作成の作成法を検討する予定である。他に星野は、UTS2分子が、興奮性シナプスの数を制限する機能を持つことを見出し、さらにDSCAM分子が生まれたての神経細胞の終足を脳室面から剥がす過程に関与していることを明らかにした。また横浜市立大阿部はNCNP菅井氏と共同で動物AMPA PET撮像方法の検討を行うとともに、ヒト脳梗塞患者のリハビリ過程でAMPA PETを行いリハビリによる運動再学習過程におけるAMPA受容体密度変化を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
学習実験は順調に進捗しており、AMPA PET実験も予定通り進み、AMPA PETデータの解析を行うとともに、組織検索用の学習個体由来の能標本も蓄積している。顕微鏡の導入も終了した。ラットの小脳の個体差が予想以上に大きいことが判明したことから、組織学的検討の実施が遅れているが、十分に取り戻せると考えている。また、学習によるヒト脳マクロ可塑性について業績を上げることができた（Hosoda et al. 2020 Commn Biol）。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、ラットAMPA PETの標準化脳を完成させ、ボクセルレベルでの解析を進めることで、オペラント学習によるAMPA型グルタミン酸受容体の変化を全脳レベルで解明する。特にMRIで容積増加がみられている小脳に焦点を置くが、それ以外の場所の変化の可能性も排除しない。必要に応じてNや実験条件を追加する。AMPA PETの結果を参考に、AMPA PET実験時に灌流固定した標本を用いて、R1年度に導入した顕微鏡と各種染色を用いた組織学的な検討を本格化させる。小脳で学習前後にAMPA PETの取り込みが上昇あるいは低下している証拠が得られれば、AMPA型グルタミン酸受容体を中心に免疫染色を行い、その分布が学習前後でどのように変化するかを明らかしていく。
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[Presentation] Molecular imaging of functional recovery process aiming for a development of rehabilitation accelerating agent2019
Author(s)
Hiroki Abe, Susumu Jitsuki, Waki Nakajima, Yumi Murata, Aoi Jituski-Takahashi, Tomoyuki Miyazaki, Hirobumi Tada, Akane Sano, Kumiko Suyama. Nobuyuki Mochizuki, Takashi Komori, Hitoshi Masuyama, Tomohiro Okuda, Yoshio Goshima, Noriyuki Higo, Takuya Takahashi
Organizer
第42回日本神経科学会NEURO2019
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