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サル一次視覚野におけるアセチルコリンの機能的役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J02908
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 神経科学一般
研究機関大阪大学

研究代表者

相馬 祥吾  大阪大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード一次視覚野 / アセチルコリン / ゲイン調節 / 微小イオン泳動法 / 浸潤投与法 / 視覚刺激検出能 / 塩酸ドネペジル
研究概要

高齢化社会が加速する近年、認知症患者の急増は大きな社会問題となっている。レビー小体型認知症の特徴として物体・空間認識障害、幻覚などの視覚認知障害があり、アセチルコリン(ACh)分解酵素の阻害薬である塩酸ドネペジルの投与により、これらの症状が劇的に改善することが報告されているが、AChが視覚皮質での視覚情報処理に果たす役割は未解明のままである。
先行研究にて、AChが麻酔下のサル(Soma et al., 2012)、およびラット(Soma et al., 2013a)の一次視覚野(V1)において反応ゲインを調節していることを見出しが、覚醒動物においてAChによる反応ゲイン調節がどのような視知覚を引き起こすのかは分かっていない。
本研究では、まず、V1におけるAChの影響範囲をより実際に近い状態に近づけるため、浸潤投与法によるAChの影響を検討した。AChを浸潤投与法によりV1の広域に作用させた場合も、イオン泳動法による局所投与の場合と同じように(Soma et al., 2012 ; 2013a)、反応ゲイン調節が観察され、さらに、浸潤投与法では機能分化したV1の6層構造において異なる修飾効果も観察され、高次視覚野へ信号を出力する2/3層では無駄な神経活動を抑え、視覚刺激の位相情報だけを出力していることを確認した(Soma et al., 2013b)。この結果は、AChがV1に作用することにより視覚刺激の検出能を高めることを示唆している。そこで、ラットに視覚刺激検出課題を実施するためのシステムを構築し、この仮説を検証した。塩酸ドネペジルの腹腔内投与によりラットの脳内ACh濃度を上昇させたところ、コントラスト感度は検出課題の難易度に依存して改善されることを見出した(Soma et al., 2013c)。今後、正常な動物のコントラスト感度の変化とAChの神経活動の修飾効果との因果関係を調べることで、認知症患者における視覚障害改善の手掛かりを得られると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

麻酔下ラットのV1におけるAChの修飾効果を詳細に検討し、AChがV1に作用することにより視覚刺激の検出能を高めることを示唆する結果を得た。さらに、この点を検証するため、覚醒ラット検討したところ、脳内ACh濃度を上昇することで、コントラスト感度は検出課題の難易度に依存して改善されることを見出した。これら一連の研究成果は、V1におけるAChの機能を明らかにした点において井上科学振興財団に高く評価された。

今後の研究の推進方策

麻酔下動物におけるAChの修飾効果、ならびに、覚醒動物におけるAChのコントラスト検出能改善効果を確認できている。今後は、覚醒動物において電気生理学的手法と行動解析を同時に実施することで、AChが実際に、麻酔下動物の研究か推定された神経メカニズムでコントラスト検出能を改善しているのか明らかにする。その後、推定された行動と神経メカニズムの相関関係の成否を明らかにするために、神経薬理学的手法や光遺伝学的手法を用いて因果関係を検討する。このような研究成果は学術的に重要であるだけではなく、認知症患者における視覚障害改善の手掛かりを得られると考えられ、臨床研究に応用できる重要な情報をもたらすと期待でいる。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Modulation-specific and laminar-dependent effects of acetylcholine on visual responses in the rat primary visual cortex.2013

    • 著者名/発表者名
      Shogo Soma, Satoshi Shimegi, Naofumi Suematsu, Hiroshi Tamura, and Hiromichi Sato.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 8 号: 7 ページ: e68430-e68430

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0068430

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholinesterase inhibitor, donepezil, improves visual contrast detectability in freely behaving rats.2013

    • 著者名/発表者名
      Shogo Soma, Naofumi Suematsu and Satoshi Shimegi.
    • 雑誌名

      Behavioural Brain Research

      巻: 256 ページ: 362-367

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2013.08.022

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholinergic modulation of response gain in the rat primary visual cortex2013

    • 著者名/発表者名
      Soma S, Shimegi S, Suematsu N, Sato H
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/srep01138

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] コリンエステラーゼ阻害剤は自由行動下ラットのコントラスト感度を改善する2014

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾
    • 学会等名
      第91回日本生理学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Functional role of acetylcholine in the primary visual cortex of rat2013

    • 著者名/発表者名
      Shogo Soma
    • 学会等名
      The 43th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego Convention Center
    • 年月日
      2013-10-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of visual contrast detectability by a cholinesterase inhibitor in freely behaving rats2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾
    • 学会等名
      平成25年度包括脳ネットワーク 夏のワークショップ
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2013-08-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ラット一次視覚野におけるコリン作動性システムの機能的役割2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2013-06-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 覚醒ラットにおけるコントラスト感度曲線の新規計測法2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ラット一次視覚野におけるコリン作動性視覚応答調節2012

    • 著者名/発表者名
      相馬 祥吾
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 研究室

    • URL

      http://www.vision.hss.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 研究者

    • URL

      http://scholar.google.co.jp/citations?user=hedpj10AAAAJ

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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