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神経回路活動を計測する非侵襲的イメージング技術

計画研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 26112003
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 生物系
研究機関京都大学 (2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2014-2017)

研究代表者

尾上 浩隆  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (80214196)

研究分担者 水間 広  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (00382200)
疋島 啓吾  沖縄科学技術大学院大学, 実験動物セクション, MRIスペシャリスト (30420219)
崔 翼龍  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, ユニットリーダー (60312229)
林 拓也  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (50372115)
研究協力者 小牧 裕司  
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
73,450千円 (直接経費: 56,500千円、間接経費: 16,950千円)
2018年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2017年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2016年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2015年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2014年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円)
キーワードMRI / PET / 遺伝子改変マウス / 非ヒト霊長類 / 脳機能イメージング / リハビリテーション / 精神神経疾患 / 自閉症 / 無麻酔 / 安静期fMRI / グラフ理論 / 母胎感染モデル / 脳機能画像 / fMRI / 機能イメージング / 機能結合 / atlas / サル / Long Evans / 代謝連結 / fMRI / VBM / DTI / 脳梗塞 / 脊髄損傷 / 標準脳 / MR microscopy / 拡散強調 / 安静時脳機能ネットワーク / 拡散テンソル
研究成果の概要

霊長類動物や遺伝子改変マウスなどの病態モデル動物から非侵襲的に脳の機能構造を同定するために、MRIにおける動物専用のコイルの開発やPETにおける新しい分子プローブの開発等を行い、他のイメージング技術との融合により機能的ネットワークの動的変化とその因果性を描出するための方法を確立した。本技術を用いて遺伝子改変モデルマウスや非ヒト霊長類であるマカクサルにおける機能的神経回路網の解析し、病態のみならず、学習や発達の段階で遷移する神経回路や脳・脊髄損傷後の機能代償に関わる回路を特定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遺伝子改変モデルマウスから非ヒト霊長類であるマカクサルにおける機能的神経回路網の解析のためのイメージング基盤技術を開発したことで、ヒトの病態のみならず、学習や発達の段階で遷移する神経回路や脳・脊髄損傷後の機能代償に関わる回路を特定することが可能となった。したがって、ヒトにおける脳損傷後のリハビリテーションや発達障害等の病態を、脳構造・機能的ネットワークの神経回路動態変化に基づいて理解することで、効率的で有用な治療法の開発につながることが期待される。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 7件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Dissecting the circuit for blindsight to reveal the critical role of pulvinar and superior colliculus2019

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita M, Kato R, Isa K, Kobayashi K, Kobayashi K, Onoe H, Isa T
    • 雑誌名

      Nat Commun

      巻: 10 号: 1 ページ: 135-135

    • DOI

      10.1038/s41467-018-08058-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A voxel-based analysis of neurobiological mechanisms in placebo analgesia in rats.2018

    • 著者名/発表者名
      Zeng Y, Hu D, Yang W, Hayashinaka E, Wada Y, Watanabe Y, Zeng Q. Cui YL
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 178 ページ: 602-612

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2018.06.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3.Kato M, Yokoyama C, Kawasaki A, Takeda C, Koike T, Onoe H, Iriki A, Individual identity and affective valence in marmoset calls: in vivo brain imaging with vocal sound playback.2018

    • 著者名/発表者名
      Kato M, Yokoyama C, Kawasaki A, Takeda C, Koike T, Onoe H, Iriki A.
    • 雑誌名

      Anim Cogn.

      巻: 21(3) 号: 3 ページ: 331-343

    • DOI

      10.1007/s10071-018-1169-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of area-specific and time-dependent changes in gene expression in the motor cortex of macaque monkeys during recovery from spinal cord injury.2018

    • 著者名/発表者名
      Higo N et al.
    • 雑誌名

      J Comp Neurol.

      巻: 526 号: 7 ページ: 1110-1130

    • DOI

      10.1002/cne.24396

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Brain/MINDS 3D digital marmoset brain atlas2018

    • 著者名/発表者名
      Woodward A, Hashikawa T, Maeda M, Kaneko T, Hikishima K, Iriki A, Okano H, Yamaguchi Y.
    • 雑誌名

      Sci Data

      巻: 5 号: 1 ページ: 180009-180009

    • DOI

      10.1038/sdata.2018.9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developmental trajectories of macroanatomical structures in common marmoset brain2017

    • 著者名/発表者名
      Seki Fumiko、Hikishima Keigo、Komaki Yuji、Hata Junichi、Uematsu Akiko、Okahara Norio、Yamamoto Masafumi、Shinohara Haruka、Sasaki Erika、Okano Hideyuki
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 364 ページ: 143-156

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2017.09.021

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2.前臨床MRI を用いた神経画像法の開発と臨床応用2017

    • 著者名/発表者名
      疋島啓吾、藤吉兼浩
    • 雑誌名

      日本放射線技術学会雑誌

      巻: 73 号: 12 ページ: 1277-1284

    • DOI

      10.6009/jjrt.2017_JSRT_73.12.1277

    • NAID

      130006258038

    • ISSN
      0369-4305, 1881-4883
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Involvement of the Septo-Hippocampal Cholinergic Pathway in Association with Septal Acetylcholinesterase Upregulation in a Mouse Model of Tauopathy.2017

    • 著者名/発表者名
      Hara Y, Motoi Y, Hikishima K, Mizuma H, Onoe H, Matsumoto SE, Elahi M, Okano H, Aoki S, Hattori N.
    • 雑誌名

      Curr Alzheimer Res

      巻: 14(1) 号: 1 ページ: 94-103

    • DOI

      10.2174/1567205013666160602235800

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional brain mapping using specific sensory-circuit stimulation and a theoretical graph network analysis in mice with neuropathic allodynia.2016

    • 著者名/発表者名
      Komaki Y, Hikishima K, Shibata S, Konomi T, Seki F, Yamada M, Miyasaka N, Fujiyoshi K, Okano HJ, Nakamura M, Okano H.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 37802-37802

    • DOI

      10.1038/srep37802

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of q-Space Diffusion MRI for the Visualization of White Matter2016

    • 著者名/発表者名
      Fujiyoshi K, Hikishima K, Nakahara J, Tsuji O, Hata J, Konomi T, Nagai T, Shibata S, Kaneko S, Iwanami A, Momoshima S, Takahashi S, Jinzaki M, Suzuki N, Toyama Y, Nakamura M, Okano H.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 36(9) 号: 9 ページ: 2796-2808

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1770-15.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neural changes in the primate brain correlated with the evolution of complex motor skills.2016

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Y, Hikishima K, Saiki M, Inada M, Sasaki E, Lemon RN, Price CJ, Okano H, Iriki A.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 31084-31084

    • DOI

      10.1038/srep31084

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Function of the nucleus accumbens in motor control during recovery after spinal cord injury.2015

    • 著者名/発表者名
      Sawada, M., K. Kato, T. Kunieda, N. Mikuni, S. Miyamoto, H. Onoe, T. Isa and Y. Nishimura
    • 雑誌名

      Science

      巻: 350 号: 6256 ページ: 98-101

    • DOI

      10.1126/science.aab3825

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Voxel-based morphometry of the marmoset brain: In vivo detection of volume loss in the substantia nigra of the MPTP-treated Parkinson's disease model.2015

    • 著者名/発表者名
      Hikishima K, Ando K, Komaki Y, Kawai K, Yano R, Inoue T, Itoh T, Yamada M, Momoshima S, Okano HJ, Okano H
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 300 ページ: 585-92

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2015.05.041

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Murata Y, Higo N, Hayashi T, Nishimura Y, Sugiyama Y, Oishi T, Tsukada H, Isa T, Onoe H2015

    • 著者名/発表者名
      Temporal Plasticity Involved in Recovery from Manual Dexterity Deficit after Motor Cortex Lesion in Macaque Monkeys
    • 雑誌名

      J Neuroscience

      巻: 35 号: 1 ページ: 84-95

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1737-14.2015

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Parkinson Disease: Diffusion MR Imaging to Detect Nigrostriatal Pathway Loss in a Marmoset Model Treated with 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine.2015

    • 著者名/発表者名
      Hikishima K, Ando K, Yano R, Kawai K, Komaki Y, Inoue T, Itoh T, Yamada M, Momoshima S, Okano HJ, Okano H.
    • 雑誌名

      Radiology

      巻: 275(2) 号: 2 ページ: 430-7

    • DOI

      10.1148/radiol.14140601

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optogenetic Activation of CA1 Pyramidal Neurons at the Dorsal and Ventral Hippocampus Evokes Distinct Brain-Wide Responses Revealed by Mouse fMRI.2015

    • 著者名/発表者名
      N, Yoshida K, Komaki Y, Xu M, Sakai Y, Hikishima K, Mimura M, Okano H, Tanaka KF.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 号: 3 ページ: e0121417-e0121417

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0121417

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 神経束空間統計Tract-Based Spatial Statistics (TBSS).2014

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 32(5) ページ: 585-87

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] 脳のオシレーション、循環代謝と自発的神経活動 Cerebral Oscillation, Blood Flow-Metabolism and Spontaneous Neural Activity.2014

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 32(7) ページ: 762-67

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 双方向性神経活動操作で側坐核の役割を探る2019

    • 著者名/発表者名
      西村幸男
    • 学会等名
      第58回日本定位・機能神経外科学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳代謝、神経伝達、神経ネットワーク解析における麻酔の影響について:マーモセットなど小動物を用いたPET, MRIによるイメージング研究 「基盤チュートリアル」2019

    • 著者名/発表者名
      尾上浩隆
    • 学会等名
      第8回マーモセット研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脊髄損傷後の指先巧緻性運動の機能回復には腹側線条体が必要不可欠である2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木迪諒、尾上嘉代、澤田真寛、村田弓、肥後範行、塚田秀夫、伊佐正、尾上浩隆、西村幸男
    • 学会等名
      第12回モーターコントロール研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Role of superior colliculus - pulvinar pathway in blindsight2018

    • 著者名/発表者名
      Isa T, Kinoshita M, Kato R, Isa K, Kobayashi K, Onoe H, Kobayashi K.
    • 学会等名
      The NIPS-CIN Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] α-synuclein propagation in brains via olfactory pathway in non-human primate model2018

    • 著者名/発表者名
      澤村正典, 尾上浩隆, 塚田秀夫, 伊佐かおる, 上村紀仁, 伊佐正, 高橋良輔
    • 学会等名
      第59回神経学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] α-synuclein propagation in brains via olfactory pathway in non-human primate model2018

    • 著者名/発表者名
      澤村正典, 尾上浩隆, 塚田秀夫, 伊佐かおる, 上村紀仁, 伊佐正, 高橋良輔
    • 学会等名
      41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] -synuclein propagation in brains via olfactory pathway in non-human primate model2018

    • 著者名/発表者名
      澤村正典, 尾上浩隆, 塚田秀夫, 伊佐かおる, 上村紀仁, 伊佐正, 高橋良輔
    • 学会等名
      International Congress of Parkinson’s Disease and Movement Disorders2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] α-synuclein propagation in brains via olfactory pathway in non-human primate model2018

    • 著者名/発表者名
      澤村正典, 尾上浩隆, 塚田秀夫, 伊佐かおる, 上村紀仁, 伊佐正, 高橋良輔
    • 学会等名
      16th Asia Aceanian Congress of Neurology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脊髄損傷後の運動機能回復における側坐核の因果的関与:霊長類側坐核損傷モデルを用いて2017

    • 著者名/発表者名
      1.鈴木迪諒, 尾上嘉代, 澤田真寛, 村田弓, 肥後範行, 塚田秀夫, 伊佐正, 尾上浩隆, 西村幸男.
    • 学会等名
      第52回日本理学療法学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic shifts of regional brain activation pattern during acquisition of an auditory discrimination task2017

    • 著者名/発表者名
      2.Susumu Setogawa, Okauchi Takashi, Di Hu, Mika Shigeta, Emi Hayashinaka, Kayo Onoe, Yasuhiro Wada, Keigo Hikishima, Hirotaka Onoe, Yilong Cui, Kazuto Kobayashi
    • 学会等名
      第40回 日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Neural basis of Pavlovian conditioning induced placebo analgesia in rat: A small animal neuroimaging analysis2017

    • 著者名/発表者名
      3.Ying Zeng, Qunli Zeng, Di Hu, Emi Hayashinaka, Yasuhiro Wada, Yasuyoshi Watanabe, Yilong Cui
    • 学会等名
      第40回 日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A voxel-based analysis of the pain matrix in chronic pain model rats using small-animal neuroimaging method2016

    • 著者名/発表者名
      Yilong Cui, Ying Zeng, Emi Hayashinaka, Yasuhiro Wada, Yasuyoshi Watanabe
    • 学会等名
      World Congress on Pain 2016
    • 発表場所
      National Convention Hall of Yokohama and Yo kahama Gr and Intercontinental, Yokoyama
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of the pain matrix in chronic pain model rats using small-animal neuroimaging method2016

    • 著者名/発表者名
      Yilong Cui, Ying Zeng Emi Hayashinaka, Yasuhiro Wada, Yasuyoshi Watanabe
    • 学会等名
      FENS2016
    • 発表場所
      Cophehagen(Denmark)
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マーモセット神経疾患モデルのMRI2016

    • 著者名/発表者名
      疋島啓吾
    • 学会等名
      第63回日本実験動物学会
    • 発表場所
      ミューザ川崎シンフォニーホール(川崎・神奈川)
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-resolution diffusion and structural MRI brain atlas of rhesus macaques.2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi T et al.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High-resolution diffusion and structural MRI brain atlas of rhesus macaques.2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi T et al
    • 学会等名
      Organization for Human Brain Mapping
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 霊長類動物脳内ネットワーク動態解明のための技術基盤の構築2015

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      第3回霊長類認知ゲノミクスワークショップ
    • 発表場所
      東京大学医学部、東京都
    • 年月日
      2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 拡散強調MRI画像の定量化と動態解析による脳再生のイメージング2015

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      第14回日本再生医療学会シンポジウム
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜市
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] MRIを用いた可塑性の神経科学と治療法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      東レ医薬研究所講演会
    • 発表場所
      東レ医薬研究所、鎌倉市
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 可塑性の神経機構をさぐる水分子イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      第2回「水シグナリングの分子動態から病態へ」研究会
    • 発表場所
      AOSSA、福井市
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 損傷脳研究における機能局在化と機能回復機構解明の矛盾-NODDIによる解明2014

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      京都大学大学院精神神経科セミナー
    • 発表場所
      京都大学大学院、京都市
    • 年月日
      2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳ネットワークイメージングと神経可塑性の解明~臨床応用を目指して~2014

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      徳島神経病学学術講演会
    • 発表場所
      ザ・グランドパレス徳島、徳島市
    • 年月日
      2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳損傷後の機能脱落と回復に関わるネットワーク解明2014

    • 著者名/発表者名
      林 拓也
    • 学会等名
      第3回充実生活を実現する技術のための脳と心と身体のメカニズムワークショップ―脳の回復メカニズムとリハビリテーション―
    • 発表場所
      産業技術総合研究所、つくば市
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MRIに神経連絡の解析2014

    • 著者名/発表者名
      疋島啓吾
    • 学会等名
      第6回光操作研究会
    • 発表場所
      東北大学艮陵会館、仙台市
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] The 3-Dimensional Atlas of the Marmoset Brain2018

    • 著者名/発表者名
      Hikishima K
    • 総ページ数
      388
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9784431566106
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 「期待感」は痛みを和らげる-プラセボ効果の神経生物学的な基盤の解明-

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150107/pr20150107.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] リハビリテーションによる運動機能回復には側坐核の働きが大切

    • URL

      http://www2.clst.riken.jp/bfi/content.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-11-20   更新日: 2020-03-30  

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