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グリア細胞・ニューロンネットワークの相互作用による脳内情報処理機構の数学的理解

研究課題

研究課題/領域番号 15K00417
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関統計数理研究所

研究代表者

田村 義保  統計数理研究所, データ科学研究系, 教授 (60150033)

研究分担者 染谷 博司  東海大学, 情報理工学部, 准教授 (00333518)
越久 仁敬  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
岡田 泰昌  独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究部), 電気生理学研究室, 室長 (80160688)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードアストロサイト / カルシウムイメージング / 呼吸リズム / ニューロン / グリア細胞 / カルシームイメージング / 低酸素呼吸応答
研究成果の概要

脳幹内のアストロサイトは、ニューロンと協調しつつ呼吸リズム形成に関与していること及び脳内低酸素センサーとして低酸素呼吸応答機構において重要な役割を果たしていることが分かった。また、ニューロンネットワークモデルとアストロサイト振動子のモデルを疎に結合させたニューロン‐アストロサイトネットワークのシミュレーションを行い、アストロサイトの呼吸リズム形成における役割を明かにした。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Possible involvement of monoamine neurons in the emotional abnormality in Kir6.2-deficient mice2018

    • 著者名/発表者名
      Saito Atsumi、Miyagawa Kazuya、Miyagishi Hiroko、Kurokawa Kazuhiro、Umeda Akira、Okada Yasumasa、Tsuji Minoru、Takeda Hiroshi
    • 雑誌名

      Physiology & Behavior

      巻: 188 ページ: 251-261

    • DOI

      10.1016/j.physbeh.2018.02.014

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic modeling for neural spiking events based on fractional superstatistical Poisson process2018

    • 著者名/発表者名
      H. Konno and Y. Tamura
    • 雑誌名

      AIP ADVANCES

      巻: 8 号: 1 ページ: 0200131-6

    • DOI

      10.1063/1.5012547

    • 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] The respiratory control mechanisms in the brainstem and spinal cord: integrative views of the neuroanatomy and neurophysiology.2017

    • 著者名/発表者名
      Ikeda K, Kawakami K, Onimaru H*, Okada Y, Yokota S, Koshiya N, Oku Y, Iizuka M, Koizumi H.
    • 雑誌名

      J Physiol Sci

      巻: 67(1) 号: 1 ページ: 45-62

    • DOI

      10.1007/s12576-016-0475-y

    • NAID

      40021064542

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 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] 低酸素換気応答におけるアストロサイトの役割2017

    • 著者名/発表者名
      福士勇人, 堀内城司, 岡田泰昌
    • 雑誌名

      自律神経

      巻: 54 ページ: 109-117

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A computational model of the respiratory network challenged and optimized by data from optogenetic manipulation of glycinergic neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Oku Y, Hulsmann S.
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 347 ページ: 111-122

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2017.01.041

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Emergent Network Topology within the Respiratory Rhythm-Generating Kernel Evolved In Silico2016

    • 著者名/発表者名
      Amit Lal, Yoshitaka Oku, Hiroshi Someya, Fumikazu Miwakeichi, Yoshiyasu Tamura
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 6;11(5) 号: 5 ページ: e0154049-e0154049

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0154049

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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] Disharmony between wake- and respiration-promoting activities: Effects of modafinil on ventilatory control in rodents2016

    • 著者名/発表者名
      Terada J, Fukushi I, Takeda K, Hasebe Y, Pokorski M, Tatsumi K, Okada Y
    • 雑誌名

      Respiratory Research

      巻: 17 号: 1 ページ: 148-148

    • DOI

      10.1186/s12931-016-0466-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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] Respiratory toxicity of dimethyl sulfoxide2016

    • 著者名/発表者名
      Takeda K, Pokorski M, Sato Y, Oyamada Y, Okada Y.
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 885 ページ: 89-96

    • DOI

      10.1007/5584_2015_187

    • ISBN
      9783319258515, 9783319258539
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Respiratory calcium fluctuations in low-frequency oscillating astrocytes in the pre-Botzinger2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Oku, J. Fresemann, F. Miwakeichi, S. Holsmann
    • 雑誌名

      Respiratory Physiology & Neurobiology

      巻: 00 ページ: 00-00

    • DOI

      10.1016/j.resp.2015.02.002

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of arundic acid, an astrocytic modulator, on the cerebral and respiratory functions in severe hypoxia2015

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Takeda K, Yokota S, Hasebe Y, Sato Y, Pokorski M, Horiuchi J, Okada Y.
    • 雑誌名

      Respir Physiol Neurobiol.

      巻: S1569-9048 ページ: 30084-7

    • DOI

      10.1016/j.resp.2015.11.011

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Functional and morphological analysis of inhibitory neurons in the ventrolateral nucleus of the solitary tract on respiratory control2018

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Yokota, Kotaro Takeda, Yasumasa Okada, Yosuke Arima, Yukihiko Yasui, Nancy L Chamberlin
    • 学会等名
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摘出脳幹標本におけるニューロンとアストロサイトの呼吸性活動:カルシウムイメージングによる解析2017

    • 著者名/発表者名
      岡田泰昌, 矢澤格, 武田湖太郎, 岡崎俊太郎, 田村義保, 鬼丸洋
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリアのエネルギー産生モデルにおけるパラメータ推定2017

    • 著者名/発表者名
      田野 幹樹, 染谷 博司
    • 学会等名
      第44回知能システムシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Role of glial cells in cardiorespiratory regulation2017

    • 著者名/発表者名
      Okada Y
    • 学会等名
      International Society for Autonomic Neuroscience Meeting (ISAN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tetanic stimulation of the hypothalamus evokes persistent excitation in the ventrolateral medulla: Spatiotemporal dynamics analyzed by voltage-sensitive dye imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Y Kono, H Onimaru, I Fukushi, S Okazaki, S Yokota, K Takeda, Y Hasebe, K Koizumi, K Sugita, Y Okada
    • 学会等名
      International Society for Autonomic Neuroscience Meeting (ISAN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activated astrocytes induce persistence of post-stress blood pressure elevation2017

    • 著者名/発表者名
      Y Hasebe, S Sugama, K Takeda, K Koizumi, S Yokota, I Fukushi, M Hoshiai, Y Kakinuma, M Pokorski, J Horiuchi, K Sugita, Y Okada
    • 学会等名
      International Society for Autonomic Neuroscience Meeting (ISAN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Respiratory modulation of astrocytes in the ventrolateral medulla of the isolated brainstem-spinal cord of the neonatal rat2017

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Yazawa I, Okazaki S, Yokota S, Takeda K, Someya H, Tamura Y, Onimaru H
    • 学会等名
      XIV Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Respiration-coupled rhythmic activity in the hypothalamus detected in the diencephalon-lower brainstem-spinal cord preparation2017

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Kono Y, Yokota S, Okazaki S, Takeda K, Onimaru H, Okada Y
    • 学会等名
      XIV Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of respiratory modulated astrocytes in the ventrolateral medulla of the isolated brainstem-spinal cord by confocal calcium imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Yazawa I, Okazaki S, Yokota S, Takeda K, Someya H, Tamura Y, Onimaru H
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rhythmic activity of astrocytes synchronized with alternating motor output during fictive locomotion2017

    • 著者名/発表者名
      Yazawa I, Okazaki S, Yokota S, Takeda K, Mikami H, Fukushi I, Onimaru H, Okada Y
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Post-stimulus persistent activation of the ventrolateral medulla in response to tetanic electrical stimulation of the hypothalamus analyzed by voltage imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Kono Y, Onimaru H, Fukushi I, Okazaki S, Yokota S, Takeda K, Hasebe Y, Koizumi K, Sugita K, Okada Y
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] General pattern of activation sequence among excitatory/inhibitory inspiratory neurons during rhythmic burst in the pre-Botzinger complex of the mice medulla slice2017

    • 著者名/発表者名
      2.Oke Y, Miwakeichi F, Oku Y, Besser S, Hirrlinger J, Hulsmann S
    • 学会等名
      XIV Oxford Conference on Modelling and Control of Breathing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blockade of astrocytic activation delays the occurrence of severe hypoxia-induced seizure and respiratory arrest2017

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Takeda K, Pokorski M, Horiuchi J, Okada Y
    • 学会等名
      第57回日本呼吸器学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 視床下部電気刺激で惹起される延髄腹側部の興奮:膜電位イメージングによる時空間ダイナミクス解析2017

    • 著者名/発表者名
      河野洋介, 鬼丸洋, 岡崎俊太郎, 武田湖太郎, 福士勇人, 小泉敬一, 星合美奈子, 杉田完爾, 岡田泰昌
    • 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] マウス孤束核腹外側亜核の抑制性ニューロンによる呼吸調節2017

    • 著者名/発表者名
      横田茂文, 武田湖太郎, 岡田泰昌, 有馬陽介, 浅野裕彦, 安井幸彦
    • 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] アストロサイト活性化抑制剤arundic acidは厳しい低酸素曝露によるけいれん発生と死を遅らせる2017

    • 著者名/発表者名
      福士勇人, 武田湖太郎, 堀内城司, 岡田泰昌
    • 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] 遺伝的アルゴリズムを用いた画像認識によるマークシート自動採点システム2017

    • 著者名/発表者名
      染谷博司、岡田泰昌、越久仁敬、田村義保
    • 学会等名
      平成29年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分子シミュレーションによるミトコンドリアのエネルギー産生モデル2016

    • 著者名/発表者名
      田野 幹樹, 染谷 博司
    • 学会等名
      第26回インテリジェント・システム・シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Hub structure emerges when network is evolved based on synchronicity.(ネットワークを同期性を基準に進化させるとハブ構造が出現する)2016

    • 著者名/発表者名
      Oku Y, Lal A, Someya H, Miwakeichi F, Tamura Y.
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素換気応答におけるアストロサイトの役割2015

    • 著者名/発表者名
      福士勇人、武田湖太郎、長谷部洋平、堀内城司、岡田泰昌
    • 学会等名
      第68回日本自律神経学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel model of respiratory rhythm generation: a mechanism by interaction of intrinsically oscillating astrocytes and neurons2015

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Oku Y, Sasaki T, Vivar C, Yokota S, Takeda K, Fukushi I, Yazawa I, Someya H, Tamura Y
    • 学会等名
      Neuroscience 2015, 45th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orexinergic fibers are in contact with Kolliker-Fuse neurons projecting to the rostral ventral respiratory group and phrenic and hypoglossal nuclei in the rat2015

    • 著者名/発表者名
      Yokota S, Okada Y, Oka T, Asano H, Yasui Y
    • 学会等名
      Neuroscience 2015, 45th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maintenance of ventilation under a hypoxic condition requires activated astrocytes2015

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Takeda K, Hasebe Y, Horiuchi J, Okada Y
    • 学会等名
      The International Society for Autonomic Neuroscience
    • 発表場所
      Stresa, Italy
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronized astrocytic network activity in the respiratory rhythm-generating kernel.(呼吸中枢におけるアストロサイトネットワークの同期活動)2015

    • 著者名/発表者名
      Oku Y,Miwakeichi F, Hulsmann S.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Differentiation of neurons and astrocyte in brain stem by statistical image processing methods(統計的画像解析による脳幹のニューロン、アストロサイトの識別)2015

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi F, Oke Y, Oku Y.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ストレス後の持続的な血圧上昇は活性化アストロサイトを介する2015

    • 著者名/発表者名
      長谷部洋平、岡田泰昌、喜瀬広亮、戸田孝子、小泉敬一、杉田完爾、星合美奈
    • 学会等名
      第51回日本小児循環器学会総会・学術集会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-07-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Role of TRP channels in respiratory control2015

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Takeda K, Oku Y, Onimaru H, Pokorski M
    • 学会等名
      Internatonal Meeting, TRPs and SOCs ~Unconventional Ca2+ Physiology~.
    • 発表場所
      Okazaki, Japan
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Activated Astrocyte is Necessary in the Maintenance of the Higher Brain Function and Ventilation under a Hypoxic Condition.2015

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Takeda K, Hasebe Y, Horiuchi J, Okada Y.
    • 学会等名
      第55回日本呼吸器学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-04-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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