動機付けおよび強化学習に関与する分子・神経基盤の解明

• 研究領域: 「意志動力学（ウィルダイナミクス）の創成と推進」に関する総合的研究
• 研究課題/領域番号: 16H06401
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 桜井 武 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60251055)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 174,070千円 (直接経費: 133,900千円、間接経費: 40,170千円); 2020年度: 37,310千円 (直接経費: 28,700千円、間接経費: 8,610千円); 2019年度: 37,310千円 (直接経費: 28,700千円、間接経費: 8,610千円); 2018年度: 37,310千円 (直接経費: 28,700千円、間接経費: 8,610千円); 2017年度: 37,310千円 (直接経費: 28,700千円、間接経費: 8,610千円); 2016年度: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
• キーワード: 意志力 / 覚醒 / オレキシン / ノルアドレナリン / 休眠 / 大脳辺縁系 / 動機付け / 社会性 / 社会的距離 / 扁桃体 / NPBWR1 / 低代謝 / 報酬系 / 情動 / モチベーション / 睡眠 / 概日リズム / モノアミン / 脳・神経

研究成果の概要

覚醒に関わるオレキシンニューロンの入出力系の役割を解明し、覚醒制御システムが報酬系の機能にも関わり、また情動記憶の強化を介して行動をどのように変容させうるかを明らかにした。オレキシンが青斑核のNAニューロンを介して覚醒レベルとともに恐怖レベルを調節していることを明らかにした。オレキシンニューロンやヒスタミンニューロンの逆行性トレースを行い、視床下部、脳幹、大脳辺縁系を含む覚醒制御系の一部を明らかにした。また分界条床核に存在するGABA作動性ニューロンが覚醒誘導に果たす役割を解明した。さらに前腹側室周核に局在するQRFP陽性ニューロンを興奮させると長期にわたる低代謝状態を惹起できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

覚醒や気分は意志力に影響する重要な要素である。本研究では、オレキシンをはじめとする覚醒制御システムの解析を進め、覚醒系がモノアミン系を介して気分や情動に大きく影響を与えることも明らかにした。今後オレキシン受容体拮抗薬や作動薬が開発されていくことを考えると、これらの薬物が意志力に与える影響を考察する上で重要な知見を得られたと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] A Discrete Glycinergic Neuronal Population in the Ventromedial Medulla That Induces Muscle Atonia during REM Sleep and Cataplexy in Mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Uchida, Shingo Soya, Yuki C Saito, Arisa Hirano, Keisuke Koga, Makoto Tsuda, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Takeshi Sakurai
  • 雑誌名: journal of neuroscience 巻: 41 号: 7 ページ: 1582-1596
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0688-20.2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi TM, Sunagawa GA, Soya S, Abe M, Sakurai K, Ishikawa K, Yanagisawa M, Hama H, Hasegawa E, Miyawaki A, Sakimura K, Takahashi M, Sakurai T.
  • 雑誌名: Nature 巻: - 号: 7814 ページ: 109-114
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2163-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sparse activity of hippocampal adult-born neurons during REM sleep is necessary for memory consolidation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Srinivasan S, Sugaya Y, Kasuya M, Yu TS, Vogt K, Muratani M, Ohnishi T, Singh S, Teixeira CM, Cherasse Y, Naoi T, Wang Y, Nondhalee P, Osman BAH, Kaneko N, Sawamoto K, Kernie SG, Sakurai T, McHugh TJ, Kano M, Yanagisawa M, Sakaguchi M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 107 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2020.05.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary Origin of Distinct NREM and REM Sleep (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Risa、Toda Hirofumi、Libourel Paul-Antoine、Hayashi Yu、Vogt Kaspar E.、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: Frontiers in Psychology 巻: 11 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2020.567618
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamatergic neurons in the medial prefrontal cortex mediate the formation and retrieval of cocaine-associated memories in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang Tong、Yanagida Junko、Kamii Hironori、Wada Shintaro、Domoto Masaki、Sasase Hitoki、Deyama Satoshi、Takarada Takeshi、Hinoi Eiichi、Sakimura Kenji、Yamanaka Akihiro、Maejima Takashi、Mieda Michihiro、Sakurai Takeshi、Nishitani Naoya、Nagayasu Kazuki、Kaneko Shuji、Minami Masabumi、Kaneda Katsuyuki
  • 雑誌名: Addiction Biology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1111/adb.12723
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Serotonergic Input to Orexin Neurons Plays a Role in Maintaining Wakefulness and REM Sleep Architecture (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Yuki C.、Tsujino Natsuko、Abe Manabu、Yamazaki Maya、Sakimura Kenji、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 12 ページ: 892-892
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00892
  • NAID: 120007133662
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monoamines Inhibit GABAergic Neurons in Ventrolateral Preoptic Area That Make Direct Synaptic Connections to Hypothalamic Arousal Neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Yuki C.、Maejima Takashi、Nishitani Mitsuhiro、Hasegawa Emi、Yanagawa Yuchio、Mieda Michihiro、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 38 号: 28 ページ: 6366-6378
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2835-17.2018
  • NAID: 120007133906
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypocretin/orexin deficiency decreases cocaine abuse liability (2018)
  • 著者名/発表者名: Steiner Nadia、Rossetti Clara、Sakurai Takeshi、Yanagisawa Masashi、de Lecea Luis、Magistretti Pierre J.、Halfon Olivier、Boutrel Benjamin
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 133 ページ: 395-403
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2018.02.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Orexin modulates behavioral fear expression through the locus coeruleus (2017)
  • 著者名/発表者名: Soya Shingo、Takahashi Tohru M.、McHugh Thomas J.、Maejima Takashi、Herlitze Stefan、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 1606-1606
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01782-z
  • NAID: 120007128779
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Orexin Receptor Multimerization versus Functional Interactions: Neuropharmacological Implications for Opioid and Cannabinoid Signalling and Pharmacogenetics (2017)
  • 著者名/発表者名: Thompson Miles、Sakurai Takeshi、Rainero Innocenzo、Maj Mary、Kukkonen Jyrki
  • 雑誌名: Pharmaceuticals 巻: 10 号: 4 ページ: 79-79
  • DOI: 10.3390/ph10040079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] xcitation of GABAergic neurons in the bed nucleus of the stria terminalis triggers immediate transition from non-rapid eye movement sleep to wakefulness in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Kodani, Shingo Soya and Takeshi Sakurai
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 37 号: 30 ページ: 7164-7176
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0245-17.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • 雑誌名: Front Neurosci. 巻: 11 ページ: 55-55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • NAID: 120006027787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serotonin neurons of the dorsal raphe mediate the anti-cataplectic action of orexin neurons by reducing the amygdala activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, E., Maejima, T., Yoshida, T., Masseck O.A., Herlitze, S., Yoshioka, M., Sakurai, T., Mieda, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 17
  • DOI: 10.1073/pnas.1614552114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Odour-induced analgesia mediated by hypothalamic orexin neurons in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tashiro S, Yamaguchi R, Ishikawa S, Sakurai T, Kajiya K, Kanmura Y, Kuwaki T, Kashiwadani H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 37129-37129
  • DOI: 10.1038/srep37129
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: S0960-9822(16) 号: 18 ページ: 30773-4
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mesolimbic neuropeptide W coordinates stress responses under novel environments. (2016)
  • 著者名/発表者名: Motoike T, Long JM, Tanaka H, Sinton CM, Skach A, Williams SC, Hammer RE, Sakurai T, Yanagisawa M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 113(21) 号: 21 ページ: 6023-8
  • DOI: 10.1073/pnas.1518658113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sleep Control, GPCRs, and Glucose Metabolism. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuneki H, Sasaoka T, Sakurai T.
  • 雑誌名: Trends Endocrinol Metab. 巻: 27(9) 号: 9 ページ: 633-42
  • DOI: 10.1016/j.tem.2016.06.011
  • 査読あり
• [学会発表] A novel neuronal circuit that induces hibernation-like state in rodents。 (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakruai
  • 学会等名: The 7th Neuroscience Network, Diversity of Brain Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A neuronal circuit that induces regulated hypometabolism in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: virtual 8th International Conference on the Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 視交叉上核ガストリン放出ペプチド産生ニューロンのサーカディアンリズム形成における役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 李 若詩,平野 有沙,井上 蘭,森 寿,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会
• [学会発表] レム睡眠時筋脱力の神経回路 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田 俊太郎, 征矢晋吾,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会
• [学会発表] レム睡眠関連脱力発作における扁桃体へのドーパミン放出の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 恵美,前島 隆司,吉田 隆行,吉岡 充弘,柳沢 正史,三枝 理博,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会
• [学会発表] アセチルコリンによる睡眠覚醒制御の分子細胞学的理解 (2019)
  • 著者名/発表者名: 丹羽 康貴,上田 泰己,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会
• [学会発表] Neural circuits that link the limbic system and systems that regulate arousal (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, T
  • 学会等名: IRC* Decoding Sleep SYMPOSIUM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuronal Circuits of Narcolepsy (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, T
  • 学会等名: Workshop on Sleep Regulation and Circadian Rhythm
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neurons at the Interface of Systems that Regulate Emotion and Arousal/Vigilance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: 10th International Peptide Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 覚醒と睡眠の制御におけるオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第２０回国際農村医学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳辺縁系と覚醒系を結ぶオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第７回日本精神科医学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳辺縁系と覚醒系の相互作用におけるオレキシン系の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第43回定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒研究におけるコネクトーム解析と神経操作技術の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第43回定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 新規 Cre 系統マウスを用いた視床下部 QRFP ニューロンの順行性軸索投射の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋 徹, 征矢晋吾 , 阿部 学, 崎村 建司, 櫻井 武
  • 学会等名: 第 95 回日本生理学会大会
• [学会発表] Roles of Orexin Neurons at the Interface of Systems that regulate Emotion and Arousal/Vigilance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: The 8th International Society of Radiation Neurobiology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] オレキシンは青斑核に働き情動行動を増強する (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武，征矢 晋吾，高橋 徹，前島 隆司
  • 学会等名: 第94回日本生理学大会日本神経内分泌学会連携シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松 浜松市 静岡県
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] セロトニンによるオレキシンニューロンの制御が睡眠・覚醒状態に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齊藤夕貴、前島隆司、辻野なつ子、阿部学、崎村建司、櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第41回定期学術集会
• [学会発表] Neural circuits of orexin neurons:interface of systems of emotion and arousal/vigilance. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: The 6th Annual IIIS Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanism of Narcolepsy: what it tells on clinical perspective (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: 2nd International Taiwanese Congress of Neurology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 覚醒と行動の神経科学 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第58回日本社会心理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 情動と覚醒系の相互作用におけるオレキシンの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 平成２９年度生理学研究所研究会
  • 招待講演
• [学会発表] オレキシンによる覚醒と行動の制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第４２回定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 覚醒と行動の制御におけるオレキシンの維持とオレキシン受容体拮抗薬の作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会ファイアサイドセミナー
  • 発表場所: ヴィサージュ金沢 金沢市 石川県
  • 招待講演
• [学会発表] セロトニンによるオレキシンニューロンの制御が睡眠・覚醒状態に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齊藤夕貴、前島隆司、辻野なつ子、阿部学、崎村建司、櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第41回定期学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-07-07
• [学会発表] 情動記憶の固定と変容におけるオレキシンの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第41回定期学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] Neural Circuits of Orexin Neurons: Interface of Systems of Emotion, Energy Homeostasis and Arousal. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: 30th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology Satellite Symposium
  • 発表場所: COEX Convention Center, Korea ソウル市 韓国
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 「こころ」はいかにして生まれるのか 最新脳科学で解き明かす「情動」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 4065135222
• [図書] 睡眠の科学・改訂新版 なぜ眠るのか なぜ目覚めるのか (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 4065020263