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概日リズムによる性周期制御の数理モデルとその不妊治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K00343
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 ソフトコンピューティング
研究機関立命館大学

研究代表者

徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)

研究分担者 石村 憲意  立命館大学, 理工学部, 助教 (50779072)
研究協力者 中村 渉  
中村 孝博  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード性周期 / 概日リズム / 視交叉上核 / 同期 / 引込み / 振動子 / データ解析 / 数理モデル / 不妊治療
研究成果の概要

概日時計による性周期の制御メカニズムを理解することを目指して,野生型メスマウスの行動リズム計測、ヒトの体内時刻推定、概日時計による性周期制御の数理モデル試作を行なった。行動リズム解析から、位相応答特性には、性周期段階への依存性は見られないこと、また、シフト勤務を模擬した生活パターンによって,性周期に大きな乱れが生じることが分かった。次に、体毛を利用した概日時計測定により、被験者の負担を最小限にとどめ、コストを最小にした上で、1時間以内の精度でヒトの体内時刻を推定できることが分かった。最後に、数理モデルでは、SCNの時間シグナルの強度が、性周期の概日コントロールに重要であることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

行動リズムの位相応答特性には、性周期依存が見られないことから、メスの概日行動を決めているのは中枢時計の視交叉上核であり、性周期の中枢への影響は弱いことが分かった。これは、中枢時計を整えることが、性周期の周期性を保つには重要という考えを支持している。また、昼夜勤のローテーションは時差ぼけを生じ、性周期を乱すため、妊娠を望む女性には避けるべき勤務形態であることが改めて浮き彫りとなった。排卵を促進し妊娠に至るには,規則性のある性周期を保つことが重要であり、本研究で明らかとなった概日時計による性周期制御の知見は,晩婚化が進み少子化問題を抱える先進国で深刻化する不妊治療の糸口を与えると期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 2件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] フンボルト大学理論生物学科(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Reducing the complexity of mathematical models for the plant circadian clock by distributed delays2019

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Isao T.、Akman Ozgur E.、Locke James C.W.
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 463 ページ: 155-166

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.12.014

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Highly Heterogeneous Excitatory Connections Require Less Amount of Noise to Sustain Firing Activities in Cortical Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Kada Hisashi、Teramae Jun-nosuke、Tokuda Isao T.
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fncom.2018.00104

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherency of circadian rhythms in the SCN is governed by the interplay of two coupling factors2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Isao T.、Ono Daisuke、Honma Sato、Honma Ken-Ichi、Herzel Hanspeter
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 14 号: 12 ページ: 1006607-1006607

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006607

    • 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] Normal peripheral circadian phase in the old-old with abnormal circadian behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Ai、Tatsumoto Muneto、Matsumura Ritsuko、Endo Takuyuki、Hirata Koichi、Tokuda Isao、Akashi Makoto
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 23 号: 10 ページ: 849-859

    • DOI

      10.1111/gtc.12633

    • 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] Photic phase-response curves for cycling female mice2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Shuto、Sugiyama Mizuki、Tokuda Isao T.、Nakamura Wataru、Nakamura Takahiro J.
    • 雑誌名

      Hormones and Behavior

      巻: 105 ページ: 41-46

    • DOI

      10.1016/j.yhbeh.2018.07.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Coordination of robust single cell rhythms in the Arabidopsis circadian clock via spatial waves of gene expression2018

    • 著者名/発表者名
      Gould Peter D、Domijan Mirela、Greenwood Mark、Tokuda Isao T、Rees Hannah、Kozma-Bognar Laszlo、Hall Anthony JW、Locke James CW
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7

    • DOI

      10.7554/elife.31700

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Multicellularity enriches the entrainment of Arabidopsis circadian clock2017

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kosaku、Kitaoka Ryota、Ukai Kazuya、Tokuda Isao T.、Fukuda Hirokazu
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 号: 10

    • DOI

      10.1126/sciadv.1700808

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of different light-dark schedules on estrous cycle in mice, and implications for mitigating the adverse impact of night work2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaka Kiichi、Yamaguchi Ai、Matsumura Ritsuko、Node Koichi、Tokuda Isao、Akashi Makoto
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 22 号: 10 ページ: 876-884

    • DOI

      10.1111/gtc.12522

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transition of phase response properties and singularity in the circadian limit cycle of cultured cells2017

    • 著者名/発表者名
      Koinuma Satoshi、Kori Hiroshi、Tokuda Isao T.、Yagita Kazuhiro、Shigeyoshi Yasufumi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 号: 7 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0181223

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential contribution of tandem circadian enhancers to nonlinear oscillations in clock gene expression2017

    • 著者名/発表者名
      Isao T. Tokuda, Akihiko Okamoto, Ritsuko Matsumura, Toru Takumi, Makoto Akashi
    • 雑誌名

      Mol. Biol. Cell.

      巻: 28 号: 17 ページ: 2333-2342

    • DOI

      10.1091/mbc.e17-02-0129

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New insights into olivo-cerebellar circuits for learning from a small training sample2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Isao T、Hoang Huu、Kawato Mitsuo
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 46 ページ: 58-67

    • DOI

      10.1016/j.conb.2017.07.010

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salt-inducible kinase 3 regulates the mammalian circadian clock by destabilizing PER2 protein2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Hayasaka, Arisa Hirano, Yuka Miyoshi, Isao T. Tokuda, Hikari Yoshitane, Junichiro Matsuda, Yoshitaka Fukada
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 6

    • DOI

      10.7554/elife.24779

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental study on synchronization of sound-coupled electronic metronomes2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Kada, Kei Kondo, Shota Sumino, Isao T. Tokuda
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 8 ページ: 15-24

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Verification of Desynchronization of Neurons via Heterogeneous Inhibitory Connections2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Kada, Isao T. Tokuda
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E100.A 号: 2 ページ: 611-618

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.611

    • NAID

      130005306018

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validating Stereo-Endoscopy with a Synthetic Vocal Fold Model2016

    • 著者名/発表者名
      K.A.Stevens, R. Shimamura, H. Imagawa, K.-I. Sakakibara, I.T.Tokuda
    • 雑誌名

      Acta Acustica united with Acustica

      巻: 102 号: 4 ページ: 745-751

    • DOI

      10.3813/aaa.918990

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective Suppression of Pathological Synchronization in Cortical Networks by Highly Heterogeneous Distribution of Inhibitory Connections2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Kada, Jun-nosuke Teramae, and Isao T. Tokuda
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 10 ページ: 109-109

    • DOI

      10.3389/fncom.2016.00109

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A mathematical model for transient dissociation of Per1 and Bmal1 rhythms in the suprachiasmatic nuclues2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Schmal, Isao T. Tokuda, Daisuke Ono, Sato Honma, Ken-ichi Honma, and Hanspeter Herzel
    • 学会等名
      第25回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical modeling of dual coupling mechanisms in the suprachiasmatic nucleus2018

    • 著者名/発表者名
      Isao Tokuda, Daisuke Ono, Sato Honma, Ken-ichi Honma, Hanspeter Herzel
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mathematical modeling of cellular circadian network with dual coupling mechanisms in the SCN2017

    • 著者名/発表者名
      Isao Tokuda, Daisuke Ono, Sato Honma, Ken-ichi Honma, Hanspeter Herzel
    • 学会等名
      Gordon research conference on Chronobiology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mathematical model for cellular circadian network having dual coupling mechanisms in the SCN2017

    • 著者名/発表者名
      徳田功, 小野大輔, 本間さと, 本間研一, Herzel Hanspeter
    • 学会等名
      第24回日本時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Supression of pathological synchronization in cortical network2016

    • 著者名/発表者名
      Isao Tokuda, Hisashi Kada, Junnosuke Teramae
    • 学会等名
      複雑コミュニケーションサイエンス(CCS)研究会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Hyperacuity Bayesian technique to enhance temporal resolution of two-photon recording of complex spikes of cerebellar Purkinje cells2016

    • 著者名/発表者名
      Huu Thien Hoang, Okito Yamashita, Isao T. Tokuda, Kazuo Kitamura, Masa-Aki Sato, Mitsuo Kawato, Keisuke Toyama
    • 学会等名
      39th Annual meeting of Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 抑制性神経細胞の不均一な入力がもたらす脱同期とその電子回路への実装2016

    • 著者名/発表者名
      嘉田 久嗣, 徳田 功
    • 学会等名
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 機械力学の基礎:力学への入門2017

    • 著者名/発表者名
      宮野尚哉,徳田功
    • 総ページ数
      175
    • 出版者
      数理工学社
    • ISBN
      9784864810456
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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