2021 Fiscal Year Research-status Report
線条体神経回路における多細胞・多階層相互作用の解明
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20K06874
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
中野 高志 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (70579953)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 線条体 / シミュレーション / ドーパミン / 中型有棘細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では学習の柔軟性の背後にある線条体神経回路の多細胞・多階層の動態を明らかにする。特に、線条体神経回路において皮質・視床・中脳からの入力によって出力である直接路中型有棘細胞および間接路中型有棘細胞の神経活動がどのように制御されるのかについて、生物学的知見や実験データをもとにしたモデルをつくることで、その制御を実現する多細胞・多階層相互作用と生物学的基盤を明らかにすることを目標としている。 令和3年度は、線条体中型有棘細胞におけるアセチルコリンシグナリングの検討を行なった。線条体の直接路中型有棘細胞および間接路中型有棘細胞のシグナル伝達においてアセチルコリンシグナルは、ドーパミンシグナルと相互作用を行う。そのシグナル伝達経路のモデルについて検討および調査を行なった。また、研究代表者は以前、線条体の直接路中型有棘細胞および間接路中型有棘細胞のシグナル伝達モデルを構築しているが、それらはGENESIS kinetikitやCopasiというシミュレーターを用いていた。本研究ではUrakubo et al., 2020を参考にして近年よりメジャーなシミュレーターであるMATLAB Simbiology toolboxを用いてモデルの再構築を行う。そのため、MATLAB Simbiology toolboxを用いたシグナル伝達モデルの構築について調査を行なった。また、数理モデルを用いて脳の柔軟な適応能力に関連する脳部位を調べた。その結果、後帯状皮質および後部島皮質を起点とする安静時脳機能結合性が脳の適応能力をよく予測することがわかった。この成果はneuroimageにて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では今年度は線条体コリン作動性介在神経細胞の電気生理学モデルの構築を行う予定であった。しかし線条体シグナル伝達において、詳細な実験データを得られる見込みができたため中型有棘細胞におけるシグナル伝達経路におけるコリン作動性介在神経細胞から放出されるアセチルコリンとドーパミンの相互作用について当初の計画より詳細なモデル構築を行うように変更した。今年度はそのための準備として検討と調査を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
直接路中型有棘細胞および間接路中型有棘細胞のシグナル伝達経路モデル構築を行う。特にドーパミンとアセチルコリンシグナルについて、実験データに基づいた詳細なシグナル伝達経路モデルを構築する。Urakuboらが2020年に発表した直接路中型有棘細胞および間接路中型有棘細胞のシグナル伝達モデルは、研究代表者が以前構築したモデルよりも最新の知見を含んでいる。そのため、研究代表者のモデルを拡張するよりUrakubo et al., 2020モデルを拡張する方が最適だと判断し、Urakubo et al., 2020を参考にしてMATLAB Simbiology toolboxを用いて構築する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、研究者が現在所属する大学の研究費や外部資金などの別の予算で研究費を捻出できたことにより、次年度使用額が生じた。次年度からは、シミュレーション環境を整えるために予算をあて研究を加速する。
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Research Products
(1 results)
