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化学遺伝学とマルチモーダル計測による霊長類の柔軟な記憶想起ネットワークの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H02219
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 基盤・社会脳科学
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

平林 敏行  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主幹研究員(定常) (60376423)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード霊長類 / 化学遺伝学 / 脳機能イメージング / 認知記憶 / 電気生理 / 電気生理学 / 機能イメージング / 記憶 / 視覚記憶 / 多点同時記録
研究成果の概要

非空間的視覚記憶課題を遂行中のマカクザルでイメージングによる全脳機能マッピングを行い、前頭前皮質 (PFC)を含む認知記憶ネットワークを同定し、PFCの活動部位に抑制性DREADDを発現させた。我々が開発した新規DREADDアゴニストDCZの投与により、まず課題成績の低下を明らかにした。またDCZ投与下で課題中のイメージングを行う事で、DREADDを発現させたPFC活動部位における局所抑制に加え、側頭皮質の活動部位における遠隔抑制を見出した。さらにPFC活動部位の抑制下で側頭皮質の活動部位から課題中のニューロン活動を電気生理記録し、ネットワーク作動変容の実体をマルチスケールに明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

認知記憶の障害は、多くの神経・精神疾患における主要な症状の一つである。本研究は、化学遺伝学と認知課題を、機能イメージング、電気生理等のマルチモーダルな神経活動計測と組み合わせる事により、ヒトに近い脳構造と機能を有する霊長類モデルにおいて、認知記憶を支える前頭葉ー側頭葉ネットワークの作動及び機能について、因果的かつマルチスケールな理解をもたらした。これにより、ヒトにおいてそれに対応する症状及びその責任神経回路についての理解が深まり、ひいては新たな治療もしくは介入法等の開発に繋がり得ると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] NIH(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Deschloroclozapine, a potent and selective chemogenetic actuator enables rapid neuronal and behavioral modulations in mice and monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai Yuji, Miyakawa Naohisa et al.
    • 雑誌名

      Nature Neuroscience

      巻: 23 号: 9 ページ: 1157-1167

    • DOI

      10.1038/s41593-020-0661-3

    • 関連する報告書
      2020 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] Dynamic laminar rerouting of inter-areal mnemonic signal by cognitive operations in primate temporal cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Takeda, M., Hirabayashi, T., Adachi, Y., and Miyashita, Y.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 4629-4629

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07007-1

    • 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
  • [学会発表] 霊長類における遺伝学的干渉によるネットワーク作動変容の マルチスケール解析2020

    • 著者名/発表者名
      平林 敏行
    • 学会等名
      生理研研究会2020 意思決定研究の新展開 ~ 社会共感・主観価値の生成・葛藤に関わる神経メカニズム ~
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1.Multi-scale analysis of network effect of local perturbation: chemogenetic functional imaging & electrophysiology in macaques2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Hirabayashi
    • 学会等名
      令和元年度 生理学研究所 記憶研究会 Neurobiology of Learning & Memory Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2.Chemogenetic functional imaging & electrophysiology: 局所干渉による大域ネットワーク作動変容のマルチスケール解析2019

    • 著者名/発表者名
      平林 敏行
    • 学会等名
      第49回 日本神経精神薬理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2.Chemogenetic functional imaging & electrophysiology: 局所干渉による大域ネットワーク作動変容のマ ルチスケールな理解2019

    • 著者名/発表者名
      平林 敏行
    • 学会等名
      京都大学霊長類研究所 共同利用研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1.Network effect and behavioral impact of local perturbation: chemogenetic functional imaging and electrophysiology in macaques2018

    • 著者名/発表者名
      平林 敏行
    • 学会等名
      国際ワークショップ「遺伝子導入技術の利用による霊長類脳機能操作とイメージング」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マカクザルにおける化学遺伝学と機能イメージングの融合: 局所的回路操作による大域ネットワーク作動と行動の変容2018

    • 著者名/発表者名
      平林 敏行
    • 学会等名
      平成29年度 京都大学霊長類研究所 共同利用研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-20  

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