2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of neuromodulation mechanism of action by constructing a mathematical model of prefrontal cortex local circuits
Publicly Offered Research
| Project Area | Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms |
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| Project/Area Number |
21H05698
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
山室 和彦 奈良県立医科大学, 医学部, 学内講師 (60526721)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | ニューロモデュレーション / 前頭前野 / 幼若期隔離モデル / 社会ストレスモデル / 拘束ストレスモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
幼若期隔離マウス（jSI）、社会敗北ストレスマウス（SD）、拘束ストレスマウス（RS）を用いて各種行動実験を行った。SDとRSで吊り下げ試験で無動時間の増加を認め、前頭前野を標的とした深部脳刺激（DBS）にて、これらの改善を認めた。次に、jSIとSDで3chamber taskによる社会性行動の低下を認め、DBSにてこれらの改善を認めた。jSI、SDおよびRSにてオープンフィールドと高架式十字迷路を行い、活動量と不安行動に異常を認めたが、DBSにてこれらの改善は認めなかった。複数匹同時解析を可能とするAR-LABOにおいても同様に行っているが、解析を行っている段階であり、引き続き解析を継続する。少なくともDBSを用いたニューロモデュレーションにより社会性行動などを改善する効果が証明された。
DBSによる興奮性シナプス後電流（sEPSC）と抑制性シナプス後電流（sIPSC）の影響を錐体細胞、パルバルブミン（PV）陽性インターニューロンで解析をした。錐体細胞ではsEPSCの頻度に影響はなく、sIPSCの頻度が増加し、PVインターニューロンではsEPSCの頻度が増加し、sIPSCの頻度が低下した。これらから、PVインターニューロンでは活動性が増加していることが予想される。精神疾患ではPVインターニューロンの機能異常が認められており、DBSによるニューロモデュレーションによって改善する可能性が示唆された。
sIPSCの波形からPVあるいはSST由来の入力を判別する機械学習を行っている。現在、インターニューロンの発火タイミングの予測を可能しており、今後はSSTインターニューロの解析を進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
特に問題なく進めているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
AR-LABOの解析を進めていくことと、ホールセルパッチクランプ法ではソマトスタチン陽性インターニューロンへのDBSの影響を調べることとしている。
また、sIPSCの波形からPVあるいはSST由来の入力を判別する機械学習を行っている。現在、インターニューロンの発火タイミングの予測を可能しており、今後はSSTインターニューロの解析を進めていく。
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