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低温状態での脳機能動態

計画研究

研究領域冬眠生物学2.0:能動的低代謝の制御・適応機構の理解
研究課題/領域番号 23H04944
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

田中 和正  沖縄科学技術大学院大学, 記憶研究ユニット, 准教授 (10772650)

研究分担者 坪田 有沙 (平野有沙)  筑波大学, 医学医療系, 助教 (60806230)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
145,080千円 (直接経費: 111,600千円、間接経費: 33,480千円)
2025年度: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円)
2024年度: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)
2023年度: 34,320千円 (直接経費: 26,400千円、間接経費: 7,920千円)
キーワード冬眠 / 記憶 / 概日リズム / QIH / 海馬 / 記憶痕跡 / 視交叉上核
研究開始時の研究の概要

一部の哺乳類は環境に応じて自身の体温と代謝を著しく下げる冬眠状態へと移行し、冬眠
時には行動や脳機能は抑制される。しかし、ひとたび冬眠から回復すれば完全に生体機能は
戻り、冬眠哺乳類は”冬眠前と同じ個体として”通常の生活へと戻る。このように極限まで機能が抑制された脳が分子・神経・回路レベルでどのように変化して低代謝状態に適応しているのか、さらに冬眠前と後でどのように時系列的な連続性が保たれるのか、という脳機能における拡張された恒常性の謎の解明に挑む。

研究実績の概要

本研究計画では、冬眠および冬眠様低温・低代謝状態(QIH)において脳機能の時間的連続性がどのように担保されているのかを理解することを目的とする。マウスにおけるQIHを利用し、その記憶と概日リズム維持のメカニズムに焦点を当てる。
記憶メカニズムにおいては、計画は順調に進んでいる。QIH中の神経回路の構造変化に関しては、電子顕微鏡イメージングを用いた解析により、様々な構造的特徴を明らかにしつつある。冬眠前後の記憶エングラム操作も順調に進行しており、今年度中ないしは来年度中での論文執筆を視野に入れている。QIH中の脳神経活動を明らかにする実験においては、すでに取得したデータの解析から、QIHに特徴的な集団的活動パターンを見出しつつある。
また、分担班である平野との共同研究を通して、視床下部the suprachiasmatic nucleus (SCN)のQIH中の神経活動を記録し、その概日リズム維持機構の一端を明らかにしつつある。本プロジェクトは今年度中の論文投稿を予定しており、研究計画は当初の予想を上回った進捗をみせていると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究計画は順調に進展しており、記憶プロジェクトに関しては来年度中に、概日リズムプロジェクトに関しては今年度中に最初の論文投稿を考えている。これらの成果は3-4年目を当初は予想していたため、当初の計画以上に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

2024年度以降は現在進行中の研究の論文化を進めるとともに、新しい方向性としてアストロサイトの関与を検証するプロジェクト、新たな脳疾患モデルに対するQIHの応用を検証するプロジェクトを展開していく。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] チェコ科学アカデミー(チェコ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Crucial role of TFAP2B in the nervous system for regulating NREM sleep2024

    • 著者名/発表者名
      Nakai Ayaka、Kashiwagi Mitsuaki、Fujiyama Tomoyuki、Iwasaki Kanako、Hirano Arisa、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi、Sakurai Takeshi、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 17 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13041-024-01084-8

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Entrance-sealing behavior in the home cage: a defensive response to potential threats linked to the serotonergic system and manifestation of repetitive/stereotypic behavior in mice2024

    • 著者名/発表者名
      Horii-Hayashi Noriko、Masuda Kazuya、Kato Taika、Kobayashi Kenta、Inutsuka Ayumu、Nambu Miyu F.、Tanaka Kazumasa Z.、Inoue Koichi、Nishi Mayumi
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1-15

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2023.1289520

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silencing dentate newborn neurons alters excitatory/inhibitory balance and impairs behavioral inhibition and flexibility2024

    • 著者名/発表者名
      Li Haowei、Tamura Risako、Hayashi Daiki、Asai Hirotaka、Koga Junya、Ando Shota、Yokota Sayumi、Kaneko Jun、Sakurai Keisuke、Sumiyoshi Akira、Yamamoto Tadashi、Hikishima Keigo、Tanaka Kazumasa Z.、McHugh Thomas J.、Hisatsune Tatsuhiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 10 号: 2

    • DOI

      10.1126/sciadv.adk4741

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Aripiprazole disrupts cellular synchrony in the suprachiasmatic nucleus and enhances entrainment to environmental light?dark cycles in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Li Ruoshi、Masuda Kosaku、Ono Daisuke、Kanbayashi Takashi、Hirano Arisa、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1201137-1201137

    • DOI

      10.3389/fnins.2023.1201137

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measuring body temperature of freely moving mice under an optogenetics-induced long-term hypothermic state2023

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Tohru M.、Sakurai Takeshi、Hirano Arisa
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4 号: 2 ページ: 102321-102321

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102321

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of circadian rhythm components in EEG/EMG data of aged mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Masuda K, Katsuda Y, Niwa Y, Sakurai T and Hirano A
    • 雑誌名

      Front. Neurosci.

      巻: 17 ページ: 1173537-1173537

    • DOI

      10.3389/fnins.2023.1173537

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Singularity response reveals entrainment properties in mammalian circadian clock2023

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kosaku、Kon Naohiro、Iizuka Kosuke、Fukada Yoshitaka、Sakurai Takeshi、Hirano Arisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 2819-2819

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38392-x

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and Function of Neuronal Circuits linking Ventrolateral Preoptic Nucleus and Lateral Hypothalamic Area.2023

    • 著者名/発表者名
      Kseniia P, Saito YC, Niwa Y, Mizuno S, Takahashi S, Hirano A, Sakurai T
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: - 号: 22 ページ: 4075-4092

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1913-22.2023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 冬眠様状態における脳機能ダイナミクスの解明2023

    • 著者名/発表者名
      平野有沙
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会, シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経・免疫・内分泌の連動:日常を平穏に暮らすためのヒント2023

    • 著者名/発表者名
      平野有沙
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Nature of Memory Representation and the Hippocampal Network Revealed by the Hibernation-like State2023

    • 著者名/発表者名
      田中和正
    • 学会等名
      日本睡眠学会第45回定期学術集会・第30回日本時間生物学会学術大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-04-17  

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