嗅覚系を用いた感覚情報の価値付けと出力判断の解明

• 研究課題/領域番号: 17H06160
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 坂野 仁 福井大学, 学術研究院医学系部門, 特命教授 (90262154)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 206,440千円 (直接経費: 158,800千円、間接経費: 47,640千円); 2021年度: 33,150千円 (直接経費: 25,500千円、間接経費: 7,650千円); 2020年度: 31,850千円 (直接経費: 24,500千円、間接経費: 7,350千円); 2019年度: 38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円); 2018年度: 52,000千円 (直接経費: 40,000千円、間接経費: 12,000千円); 2017年度: 50,830千円 (直接経費: 39,100千円、間接経費: 11,730千円)
• キーワード: 嗅覚情報処理 / 情動・行動の出力判断 / 先天的な本能判断 / 刷り込み記憶と臨界期 / 神経回路の可塑的変化 / 神経疾患と発達障害 / 嗅覚情報処理、 / 情動・行動の出力判断、 / 臨界期の刷り込み記憶、 / 呼気/吸気と本能/学習判断、 / 対立する判断の裁定 / 嗅覚神経地図 / 神経回路形成 / 扁桃体 / 出力判断 / 光遺伝学 / 僧帽／房飾細胞 / 刷り込み記憶 / 僧帽/房飾細胞 / マウス嗅覚系 / 臨界期 / 刷り込み / セマフォリン / オキシトシン / シナプス形成 / 糸球体 / ①嗅覚神経地図 / ②神経回路形成 / ③扁桃体 / ④出力判断 / ⑤光遺伝学

研究成果の概要

本研究では嗅覚情報の受容と情動・行動の出力を結ぶ神経回路の同定と、情報の価値付けについて、分子レベルでの解明を行なった。特に先天的な判断を下す本能回路の形成を中心に、それに関与する軸索投射・選別分子を同定した。本研究では更に、これら本能回路を介した判断が、新生仔期の環境によって可塑的に修正を受ける刷り込み現象について、その責任分子を明らかにした。
これらの研究は、ヒトを含む高等動物に於て、感覚入力が脳の中枢で如何に処理され、情動や行動の出力判断が扁桃体を介してどの様に下されるのか、という神経科学の重要課題の一つに道筋をつけたものとして重要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では、高等動物における情動・行動の出力判断をマウス嗅覚系を用いて神経回路レベルで解析し、ヒトの心の葛藤の問題に自然科学の立場で迫る試みを行なった。本研究では本能回路を中心に嗅覚神経配線の大筋を明らかにし、入力情報に対する価値付けのlogicsを解明した。本研究ではまた、この本能回路を介した先天的な行動出力が、臨界期の外界入力によって可塑的に変化する刷り込み現象の分子基盤を明らかにした。
新生仔期の刷り込みは成長後の社会行動に大きな影響を持つ。感覚入力を臨界期に遮断すると、他個体を避ける行動異常が生じる。本研究で得られた成果は、発達障害の予防や改善に新たな道を拓くものと期待される。

評価記号

検証結果 (区分)

A

研究成果

• [国際共同研究] ワイズマン研究所(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルべニア州立大学/スタンフォード大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] ワイズマン研究所(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルべニア州立大学/スタンフォード大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] ワイズマン研究所(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルベニア州立大学/スタンフォード大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] ワイズマン研究所(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルベニア州立大学/スタンフォード大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] ワイズマン研究所(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルベニア州立大学/スタンフォード大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [雑誌論文] Processing of odor information during the respiratory cycle in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Mori, K. and Sakano, H
  • 雑誌名: Front. Neural Circuits 巻: 16 ページ: 861800-861800
  • DOI: 10.3389/fncir.2022.861800
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 嗅覚研究の現状と今後 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂野 仁
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 39 ページ: 144-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Olfactory Circuitry and Behavioral Decisions (2021)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Mori, Hitoshi Sakano
  • 雑誌名: Annu. Rev. Physiol. 巻: 83 号: 1 ページ: 231-256
  • DOI: 10.1146/annurev-physiol-031820-092824
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The olfactory critical period is determined by activity-dependent Sema7A/PlxnC1 signaling within glomeruli (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Nishizumi H, Ooyama R, Mogi K, Nishimori K, Kikusui T, Sakano H
  • 雑誌名: eLife 巻: 10 ページ: 65078-65078
  • DOI: 10.7554/elife.65078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 匂いの質感の可塑的変化と刷り込み記憶 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 展子、坂野 仁
  • 雑誌名: Aroma Research 巻: 21 ページ: 271-279
  • 査読あり
• [雑誌論文] How is Sensory Quality Imposed on Olfactory Inputs during Respiration? (2020)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Mori, Hitoshi Sakano
  • 雑誌名: Ann. Rev. Physiol. 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circuit Formation and Synaptic Plasticity in the Mouse Olfactory System. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Hitoshi Sakano
  • 雑誌名: The Senses (2nd Edition) 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developmental regulation of olfactory circuit formation in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: 62 号: 4 ページ: 199-213
  • DOI: 10.1111/dgd.12657
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Agonist-independent GPCR activity and receptor-instructed axonal projection in the mouse olfactory system. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Hitohsi Sakano
  • 雑誌名: Future Med. Chem. 巻: 24 号: 24 ページ: 3091-3096
  • DOI: 10.4155/fmc-2019-0178
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 嗅覚情報の先天的価値付けと出力判断 (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂野 仁
  • 雑誌名: Aroma Research 巻: 20(3) ページ: 254-262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primary dendrites of mitral cells synapse unto neighboring glomeruli independent of their odorant receptor identity (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishizumi Hirofumi、Miyashita Akihiro、Inoue Nobuko、Inokuchi Kasumi、Aoki Mari、Sakano Hitoshi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0252-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sema7A/PlxnC1 signaling is essential for triggering the activity-dependent olfactory synapse formation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue, N., Nishizumi, H., Naritsuka, H., Kiyonari, H., and Sakano, H
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 1842-1842
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04239-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sema7A signaling is essential for activity-dependent synapse formation in the mouse olfactory bulb (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hitoshi Sakano
  • 雑誌名: Journal of Neurology & Neuromedicine 巻: 3(5) 号: 5 ページ: 33-38
  • DOI: 10.29245/2572.942x/2018/5.1223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Circuit Formation and Synaptic Plasticity in the Mouse Olfactory System (2021)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: International Conference on Neuroscience and Phychiatry 2021, Vienna, Austria
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マウス嗅覚系における情動と行動の出力判断 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂野 仁
  • 学会等名: 大阪ライフ財団 新適塾セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Circuity and Decision Making in the Mouse Olfactory System (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: International Symposium of Olfactory and Taste
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plastic changes of innate odor quality by imprinted memory during the critical period in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 9th International Conference on Neurological Disorders and Stroke, Plenary Lecture Roma, Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新生児の臨界期に形成される刷り込み記憶 (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂野 仁
  • 学会等名: 第6回リウマチ学会 Basic Research Conference 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Modulation of innate odor quakities by imprinted memory during the critical period. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 2019 EMBO Workshop Neural Guidance Molecules in Development and Disease Baveno, Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plastic changes of innate odor quality by imprinted memory during the critical period in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: "Circuits Development & Axon Regeneration" -3rd Axon meeting Alicante, Spain
  • 国際学会
• [学会発表] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Kasumi Inokuchi, Fumiaki Imamura, Nobuko Inoue, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: "Circuits Development & Axon Regeneration" -3rd Axon Meeting Alicante, Spain
  • 国際学会
• [学会発表] マウス嗅覚系の神経回路形成の意思決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西住 裕文、井ノ口 霞、井上 展子、坂野 仁
  • 学会等名: 第53回日本味と匂い学会 高知市
• [学会発表] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Nobuko Inoue, Kasumi Inokuchi, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 日本神経科学大会NEURO 2019 新潟市
• [学会発表] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Kasumi Inokuchi, Fumiaki Imamura, Nobuko Inoue, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 2019 EMBO Workshop Neural Guidance Molecules in Development and Disease Baveno, Italy
  • 国際学会
• [学会発表] Sema7A/plxnc1 signaling mediates olfactory imprinting during the critical period in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 2019 Keystone Symposium on Mammalian Sensory Systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Olfactory memory imprinted in mouse neonates induces attractive responses even toward aversive odorants (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Museum National Histoire Naturelle Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Olfactory imprinting during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naristuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Meeting & Courses Cold Spring Harbor Laboratory 2018 Molecular Mechanisms of Neuronal Connectivity
  • 国際学会
• [学会発表] Neonatal olfactory memory induces attractive responses even to aversive odorants in adult mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Nobuko Inoue, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: XXVIIIth Annual Meeting of the European Chemoreception Research Organization 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Olfactory imprinting during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naritsuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 2018 Neuroplasticity of Sensory, Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Modulation of innate odor qualities by imprinted memory during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano, Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor 83rd Symposium, Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System
  • 国際学会
• [学会発表] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Kasumi Inokuchi, Nobuko Inoue, Harumi Saito, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor 83rd Symposium, Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System
  • 国際学会
• [学会発表] Olfactory imprinting during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naristuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Cold Spring Hrbor Labortory Meeting & Courses Program Neuronal Circuits
  • 国際学会
• [学会発表] Olfactory memory imprinted in mouse neonates induces attractive response even toward aversive odorants (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Museum National Histoire Naturelle Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Olfactory imprinting durring the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naristuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Meeting & Courses Cold Spring Harbor Laboratory 2018 Molecular Mechanisms of Neuronal Connectivity
  • 国際学会
• [学会発表] Olfactory imprinting during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naritsuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: 2018 Neuroplasticity of Sensory Systems, Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cricuit formation and decision making in the mouse olfactory system (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Kasumi Inokuchi, Nobuko Inoue, Harumi Saito, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor 83rd Symposium, Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System
  • 国際学会
• [学会発表] Olfactory imprinting during the critical period in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Inoue, Hirofumi Nishizumi, Hiromi Naristuka, Hiroshi Kiyonari, Takefumi Kikusui, Hitoshi Sakano
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Labortory Meeting & Courses Program Neuronal Circuits
  • 国際学会
• [図書] The Senses 2nd Edition: A Comprehensive Reference (Ed. by Bernd Fritzsch) (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nishizumi, Hitoshi Sakano
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Academic Press (Elsevier)
  • ISBN: 9780128054093
• [備考] 福井大学 研究者総覧
  • URL: https://r-info.ad.u-fukui.ac.jp/Profiles/10/0000915/profile.html
• [備考] 福井大学 研究者総覧
  • URL: http://t-profile.ad.u-fukui.ac.jp/profile/ja.3c1e4d8f29d84458520e17560c007669.html