| Project/Area Number |
19K22585
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山本 慎也 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 (90371088)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 神経科学 / 温度 |
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| Outline of Research at the Start |
生体の体温は、全体としてほぼ一定に保たれているが、局所的に見れば、さまざまな要因によって変動し得る。特に脳は神経細胞の活動に伴う熱の発生源であり、局所的な温度の変動が存在していると考えられる。しかし、このような局所的な温度変化が、神経活動にどのような影響を与えているのかは、未知の問題であった。本研究計画では、脳温度と神経活動の間には逆相関の関係性があるというプレリミナリーな実験結果に基づき、このような神経温度連関がどのようなメカニズムで作り出され、脳内情報処理においてどのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体の体温は、全体としてほぼ一定に保たれているが、局所的に見れば、さまざまな要因によって変動し得る。特に脳は、神経細胞の活動性から、筋肉に次ぐ熱発生源であり、局所的な温度の変動が存在していると考えられる。しかし、このような局所的な温度変化が、神経活動にどのような影響を与えているのかは、未知の問題であった。本研究の目的は、温度・熱が脳内情報処理過程においてどのような役割を果たしているのかを解明することである。
この問題を解決するために、中脳ドーパミン領域（腹側被蓋野・黒質緻密部）を電気刺激し、前頭前野で誘発電位を記録する実験系において、前頭前野の脳温度を制御し、様々な温度において誘発電位の大きさを比較した。また、前頭前野に、GABAアンタゴニスト、グルタミン酸アンタゴニスト、ドーパミンアンタゴニストをそれぞれ投与した場合における誘発電位の大きさの比較を行った。多変量回帰分析を行った結果、15度以上の範囲においては、①前頭皮質の脳温度を下げると誘発電位の大きさが大きくなること（負の相関）、②GABAアンタゴニストを投与すると、負の相関がなくなり、正の相関が現れること、③グルタミン酸アンタゴニストを投与すると、負の相関関係を維持したまま、誘発電位の大きさが小さくなること、④ドーパミンアンタゴニストは、誘発電位の大きさに顕著な影響を与えないこと、が明らかになった。これらの結果から、脳温度の変化が、大脳皮質の興奮・抑制バランスを変化させている可能性が示唆された。
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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
本年度は、前頭前野において、脳温度が興奮・抑制バランスを変化させる可能性を示唆する結果を得ることができ、論文投稿につなげることができた。そのため、研究の進捗状況は、おおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、前頭前野において、脳温度が興奮・抑制バランスを変化させることが示唆された。一方、脳内の各領域において、抑制性ニューロンの割合は異なっている。このことから、前頭前野よりも抑制性ニューロンの少ない脳領域における脳温度が誘発電位に与える影響を、前頭前野の場合と比較することによって、脳温度変化に伴う神経活動の変化に、抑制性ニューロンがどのように貢献するかを明らかにすることを目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
