2021 Fiscal Year Research-status Report
ドーパミン神経回路を利用した運動機能向上技術の開発
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19K19937
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
九里 信夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (10761299)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン神経 / 脳血管障害 / リハビリテーション / イメージング / ラット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は中脳腹側部に局在するドーパミン神経の活性化が脳血管障害後の運動機能回復に与える影響を明らかにすることを目的とする。本年度は、新型コロナウイルスの感染拡大に伴い動物実験が度々中断されたため、実験条件がコントロールされた行動実験データを取ることが困難であった。そのため、組織学的解析、および、本研究に課題に用いる行動実験課題を自動化するための装置作製を主に進めた。また、脳損傷モデル動物の脳試料を用いた拡散テンソルイメージングにより、運動機能回復に伴う腹側被蓋野と他領域との間の神経回路の結合強度変化を解析した。
免疫組織学的手法を用いた組織学的解析の結果、前年度、ラットの一次運動野に逆行性ウイルスベクター投与後に腹側被蓋野で同定された逆行性標識ニューロンが、ドーパミン神経に発現する酵素であるチロシンヒドロキシラーゼ（TH）を発現していないことがわかった。一方、アデノ随伴ウイルスを用いたウイルスベクターを腹側被蓋野に直接的に注入すると、TH陽性ニューロンにチャネルロドプシンを発現させることが可能であった。行動実験課題の自動化では、げっ歯類の巧緻動作課題として汎用されるリーチング課題に用いる装置の自動化を進めた。市販の自動リーチング装置は、給餌の際の餌崩れや、所定の場所に餌を設置することが難しいという問題があったため、それらを改善するとともに、ホームケージでラットが日常的にリーチング課題をできるようにすることを念頭に装置の設計と製作を行った。その結果、上記仕様を満たした上で、二種類の餌を出しわけることが可能な装置のプロトタイプを作製することができた。また、拡散テンソルイメージングによる結合強度解析の結果、VTAに起始あるいは停止する神経回路において、神経結合強度が増強するものと減弱するものがあることを示唆する結果が得られた。上記研究成果の一部を学会発表した。
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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
研究課題開始当初に想定していた実験動物を用いた行動実験については大きな進捗は無かったものの、関連する実験を進めることができた。今年度に実施した研究は、想定している行動実験の加速化につながることが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気刺激、あるいは、光遺伝学の手法を用いて、中脳ドーパミン神経の活性化が運動機能や運動機能回復に与える影響を行動実験により検証する予定である。また、今年度作製した自動リーチング装置の動作確認を進めるとともに、二種類の餌を出しわけられるという点を生かし、報酬価値と運動回復との関係を検証するための実験を計画している。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大に伴う出勤制限が度々生じ、当該年度に予定していた実験の実施が困難であったため、実験に必要な経費を次年度に繰り越した。当該費用は、動物実験に必要な消耗品の購入に使用する予定である。
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