2020 Fiscal Year Research-status Report
精神疾患の視覚認知行動異常のシステム神経科学的研究
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20K06920
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
三浦 健一郎 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, 室長 (20362535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹村 文 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, 主任研究員 (90357418)
松本 純弥 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, 室長 (10635535)
長谷川 尚美 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, リサーチフェロー (70865906)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 視覚認知 / 眼球運動 / 脳神経回路 / 精神疾患 / 統合失調症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
統合失調症は幻覚や妄想などの陽性症状、感情鈍麻や自発性減退などの陰性症状を呈する精神疾患である。そのような症状は脳の機能異常によって起こると考えられるが、その本態をなす生物学的基盤はまだ明らかになっていない。本研究は、システム神経科学的アプローチで、統合失調症において顕著な異常が起こり、認知機能や社会機能と関連し、ヒトと非ヒト霊長類の両方に共通して存在する視覚認知行動に着目し、認知行動課題を遂行しているヒトと非ヒト霊長類の眼の動きと脳活動を調べることによって、病態を引き起こしている脳の視覚認知機能メカニズムにおける機能不全の詳細の解明を目指す。本年度は、ヒトおよび非ヒト霊長類を対象とした実験データの解析及び、機能的磁気共鳴画像法による脳活動を調べる実験系の構築を行った。統合失調症の患者が絵や写真を自由に見る際の眼球運動の制御に関わる注意機能の一つである復帰抑制に異常があることを発見し、Scientific Reports誌に採択された。また、視覚認知行動における眼の動きの一部の特性に年齢と性別の影響があることを明らかにし、その成果がNeuropsychopharmacological Reports誌に掲載された。また非ヒト霊長類モデル動物を用いた研究において、絵や写真を自由に見る際の眼球運動や衝動性眼球運動および滑動性眼球運動におけるヒトとの類似性及び相違点を明らかにし、その成果はJournal of neurophysiology誌とJournal of computational neuroscience誌に掲載された。
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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
本研究では、統合失調症において顕著な異常が起こる視覚認知行動に着目し、ヒトの行動及び脳MRIの解析、非ヒト霊長類を用いた統合失調症モデルの作出と解析を行う計画である。２０２０年度におけるヒトを対象とした研究では、機能的磁気共鳴画像法を用いて視覚認知行動に関連する神経回路を調べるための実験パラダイムを開発する計画であり、視覚誘導性サッケード、滑動性眼球運動、フリービューイング行動に関連する神経ネットワークを調べるための実験系を構築した。さらに、同時に計測した眼球運動の解析法を確立した。このうちのいくつかの成果を２０２１年度の日本神経科学学会において報告する予定である。また既存データを用いた行動解析も進めており、論文誌に２件採択された。非ヒト霊長類を用いた研究では、マカクサルを用いた視覚認知行動評価系を構築し、計測した眼球運動を詳細に解析し、ヒト眼球運動特徴との類似点及び相違点を調べ、眼球運動のトランスレータブル指標としての有効性を確認した。それらの成果のいくつかは論文誌（２報）に掲載されている。２０２０年度は、COVID19の影響もあり、人と非ヒト霊長類を対象とした実験に制限があったものの上記のとおり概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２１年度以降のヒトを対象とした研究では、これまでに機能的磁気共鳴画像法と眼球運動の同時計測系を用いて取得した、視覚誘導性サッケード、滑動性眼球運動、フリービューイング時の脳活動と眼球運動のデータ解析をさらに進める。課題遂行時に賦活する脳領域と領域間のコネクティビティなどを調べ、課題遂行に関連する神経ネットワークを同定する。また、精神疾患患者を対象とした脳画像計測を開始し、統合失調症に特異的に現れる脳活動及び活動連関の異常を調べる計画である。さらに、申請者らが計測・集積してきた、精神疾患の眼球運動と脳構造・機能画像のデータを用いた研究を並行して進め、行動異常の背景にある脳病態の理解を進める。非ヒト霊長類を用いた研究では、さらに数頭の個体を用いた視覚認知行動実験を計画している。まず、新しい個体のデータを用いて２０２０年度の解析で得られたデータの再現性を確認する。次に統合失調症様の幻覚・妄想などの認知機能障害を誘発する薬物を動物に投与し、眼球運動への影響を調べ、実際の患者にみられるような異常が生じるかについて調べる。薬物の投与量・投与回数、引き起こされた眼球運動変化および、変化からの回復の時間経過の関係性を解析し、統合失調症モデル動物の作出を試みる。さらに、視覚認知行動の関連領域における正常個体と統合失調症モデルの神経活動を比較し、統合失調症の脳病態に理解に繋がる知見を得る計画である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症（COVID-19）拡大の影響を受け、出席を予定していた学会はオンライン開催となり参加に係る予定であった旅費の支出がなくなったことに加え、コロナ禍の出勤制限などの影響でデータ入力、資料整理などの研究補助をするためのアルバイト人員の確保も難しく予定していた人件費の支出が減った。また、予定していた実験の一部も翌年度に行うこととなり実験に係る費用の支出も減った。しかしながら、研究代表者および分担者にて実験系の開発、データ入力及び解析を進めたため研究はおおむね順調に進展している。未使用額については、次年度に予定している実験にかかる費用に充てる必要があるため確保する。
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[Journal Article] Effects of age and sex on the eye movement characteristics2021
Author(s)
Takahashi J, Miura K, Morita K, Fujimoto M, Miyata S, Okazaki K, Matsumoto J, Hasegawa N, Hirano Y, Yamamori H, Yasuda Y, Makinodan M, Kasai K, Ozaki N, Onitsuka T, Hashimoto R.
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Journal Title
Neuropsychopharmacological Reports
Volume: in press
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Impaired inhibition of return during free-viewing behaviour in patients with schizophrenia2021
Author(s)
Okada K, Miura K, Fujimoto M, Morita K, Yoshida M, Yamamori H, Yasuda Y, Iwase M, Shinozaki T, Fujita I, Hashimoto R
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Pages: 3237
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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