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時空間視覚情報処理を実現する網膜ダイナミクスの機能構築理解と数理モデル構築

研究課題

研究課題/領域番号 19H01140
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関立命館大学

研究代表者

北野 勝則  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (90368001)

研究分担者 立花 政夫  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (60132734)
小池 千恵子  立命館大学, 薬学部, 教授 (80342723)
川村 晃久  立命館大学, 生命科学部, 教授 (90393199)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 28,470千円 (直接経費: 21,900千円、間接経費: 6,570千円)
キーワード網膜 / 網膜色素変性症 / 神経回路モデル / 再生医療 / 数理モデル / マルチ電極 / シナプス構造解析
研究開始時の研究の概要

網膜疾患に対する再生医療は、社会的にも学術的にも大きな期待が寄せられているが、中枢神経系である網膜は、複雑な回路の形成過程や可塑的性質を有し、構造的にも機能的にも再生は容易ではない。網膜再生技術の確立には、正常・病変・再生網膜のいずれに対しても機能・機能不全の仕組みを明らかにし、網膜の設計図となる構成論的理解が必要不可欠である。本研究は、網膜回路動態の神経科学的解析および網膜再生技術の開発と連携し、網膜回路特有の動的特性が実現する情報処理機構および機能構築に関する数理モデルの構築を目指す研究である。

研究成果の概要

網膜の代表的疾患である網膜色素変性症は、最終的には失明に至るが、まだ治療法が確立されていない。再生医療などの治療法が開発されているがその効果は患者網膜の状態に依存する。当該疾患のモデル動物の研究により、疾患網膜では、異常な自律神経活動が観測されることが知られている。患者網膜状態の理解を目的として、その病変神経活動が生じるメカニズムについて、電気生理学実験、組織解析、数理モデルシミュレーションにより明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

網膜色素変性症の治療には、その疾患により脱落する視細胞を再生技術により再生した視細胞の移植により補填することが試みられているが、その効果は視細胞の下流にあたる網膜神経の状態に依存する。本研究により、2次変性部位と病変神経活動の原因がその変性であることを明らかにできたので、治療のターゲットを同定できることにより、より確実な治療法の開発に寄与すると期待できる。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 8件)

  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanisms of simultaneous linear and nonlinear computations at the mammalian cone photoreceptor synapse2023

    • 著者名/発表者名
      Grabner Chad P.、Futagi Daiki、Shi Jun、Bindokas Vytas、Kitano Katsunori、Schwartz Eric A.、DeVries Steven H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 3486-3486

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38943-2

    • 関連する報告書
      2023 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] c-Myc/microRNA-17-92 Axis Phase-Dependently Regulates PTEN and p21 Expression via ceRNA during Reprogramming to Mouse Pluripotent Stem Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ishida Tomoaki、Ueyama Tomoe、Ihara Dai、Harada Yukihiro、Nakagawa Sae、Saito Kaho、Nakao Shu、Kawamura Teruhisa
    • 雑誌名

      Biomedicines

      巻: 11 号: 6 ページ: 1737-1737

    • DOI

      10.3390/biomedicines11061737

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] VISUALIZING THE SPATIOTEMPORAL DYNAMICS OF GLUTAMATE RELEASE FROM RIBBON-ASSOCIATED AND RIBBON-FREE ACTIVE ZONES IN THE GOLDFISH RETINAL BIPOLAR CELL TERMINAL2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima-Takago Tomoko、Sakamoto Hirokazu、Nakamura Yukihiro、Namiki Shigeyuki、Hirose Kenzo、Tachibana Masao、Takago Hideki
    • 雑誌名

      IBRO Neuroscience Reports

      巻: 15 ページ: S705-S705

    • DOI

      10.1016/j.ibneur.2023.08.1428

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] The network configuration in Parkinsonian state compensates network activity change caused by loss of dopamine2023

    • 著者名/発表者名
      Kitano Katsunori
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 11 号: 4

    • DOI

      10.14814/phy2.15612

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association between different sensory modalities based on concurrent time series data obtained by a collaborative reservoir computing model2023

    • 著者名/発表者名
      Kanemura Itsuki、Kitano Katsunori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 173-173

    • DOI

      10.1038/s41598-023-27385-x

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mathematical analysis of phototransduction reaction parameters in rods and cones2022

    • 著者名/発表者名
      Takeda Yukari、Sato Kazuma、Hosoki Yukari、Tachibanaki Shuji、Koike Chieko、Amano Akira
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 19529-19529

    • DOI

      10.1038/s41598-022-23069-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isolation of TCR genes with tumor-killing activity from tumor-infiltrating and circulating lymphocytes in a tumor rejection cynomolgus macaque model2022

    • 著者名/発表者名
      Terada Koji、Kondo Kenta、Ishigaki Hirohito、Nagashima Ayaka、Satooka Hiroki、Nagano Seiji、Masuda Kyoko、Kawamura Teruhisa、Hirata Takako、Ogasawara Kazumasa、Itoh Yasushi、Kawamoto Hiroshi、Agata Yasutoshi
    • 雑誌名

      Molecular Therapy - Oncolytics

      巻: 24 ページ: 77-86

    • DOI

      10.1016/j.omto.2021.12.003

    • NAID

      120007182844

    • 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
  • [雑誌論文] ETS‐dependent enhancers for endothelial‐specific expression of serum/glucocorticoid‐regulated kinase 1 during mouse embryo development2021

    • 著者名/発表者名
      Harada Yukihiro, Tanaka Toru, Arai Yuji, Isomoto Yoshie, Nakano Atsushi, Nakao Shu, Urasaki Akihiro, Watanabe Yusuke, Kawamura Teruhisa, Nakagawa Osamu
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 26 号: 8 ページ: 611-626

    • DOI

      10.1111/gtc.12874

    • 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] Reconstructing neuronal circuitry from parallel spike trains2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Ryota、Kurita Shuhei、Kurth Anno、Kitano Katsunori、Mizuseki Kenji、Diesmann Markus、Richmond Barry J.、Shinomoto Shigeru
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 4468-4468

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12225-2

    • NAID

      120006728081

    • 関連する報告書
      2019 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] Global Jitter Motion of the Retinal Image Dynamically Alters the Receptive Field Properties of Retinal Ganglion Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Akihiro、Tachibana Masao
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 13 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fnins.2019.00979

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gene delivery to cone photoreceptors by subretinal injection of rAAV2/6 in the mouse retina2019

    • 著者名/発表者名
      Hori T, Fukutome M, Maejima C, Matsushima H, Kobayashi K, Kitazawa S, Kitahara R, Kitano K, Kobayashi K, Moritoh S, Koike C
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 515 号: 1 ページ: 222-227

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.05.117

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Oscillationを示す網膜変性疾患モデルマウスのシナプス構造解析2024

    • 著者名/発表者名
      徳本 瑶己,堀江 翔,渡邉 美樹也,小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TRPM1欠損マウス網膜におけるオシレーション発生機構の解析2024

    • 著者名/発表者名
      西本 健人,堀江 翔,作田 木南,小池 千恵子,立花 政夫
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Ascertaining glutamate release sites at ribbon-type synapses in the goldfish retinal bipolar cell terminal2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Oshima-Takago, Hirokazu Sakamoto, Yukihiro Nakamura, Shigeyuki Namiki, Kenzo Hirose, Masao Tachibana, Hideki Takago
    • 学会等名
      The 101th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism of the oscillation in retinal ganglion cells of Trpm1 KO mouse2023

    • 著者名/発表者名
      Sho Horie, Konan Sakuta, Keigo Tada, Katsunori Kitano, Masao Tachibana, Chieko Koike
    • 学会等名
      Neuroscience 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A computational model for normal and pathological activity of the retinal circuit2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Tada, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      the ARVO Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanostructural symmetry and regional specialization at the mammalian cone synapse2023

    • 著者名/発表者名
      Steven H DeVries, Daiki Futagi, Chieko Koike
    • 学会等名
      ARVO Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 網膜色素変性症の自律周期発火活動を再現する数理モデル2023

    • 著者名/発表者名
      多田圭吾、北野勝則
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of visual function by classifying mouse states using a Hidden Markov Model2023

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Shuto, Toshiki Maeda, Chieko Koike, Take Matsuyama
    • 学会等名
      Neuro2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] キンギョ網膜双極細胞リボンシナプスにおけるグルタミン酸放出の時空間動体の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      大島 知子、坂本 寛和、中村 行宏、並木 繁行、廣瀬 謙造、立花 政夫、鷹合 秀輝
    • 学会等名
      第149回日本薬理学会関東部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing the spatiotemporal dynamics of glutamate release from ribbon-associated and ribbon-free active zones in the goldfish retinal bipolar cell terminal2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Oshima-Takago, Hirokazu Sakamoto, Yukihiro Nakamura, Shigeyuki Namiki, Kenzo Hirose, Masao Tachibana, Hideki Takago
    • 学会等名
      11th IBRO World Congress of Neuroscience
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] iPS細胞形成において乳酸輸送担体MCT1/4が果たす役割に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      齊藤佳穂、武田龍樹、中原正登、石田智明、植山萌恵、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第44回日本炎症・再生医学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Alcam遺伝子のsplicing variantが神経細胞分化に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      工藤将人、植山萌恵、齊藤佳穂、中原正登、石田智明、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第44回日本炎症・再生医学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] iPS細胞形成において乳酸輸送担体MCT1/4が果たす役割に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      齊藤佳穂、武田龍樹、中原正登、植山萌恵、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第46回分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Trpm1欠損マウスにおける精神疾患様行動の組織学的原因探索2023

    • 著者名/発表者名
      岩尾 京春、岡部 俊太、堀 哲崇、生田 昌平、服部 聡子、高雄 啓三、宮川 剛、小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 網膜層構造形成における細胞接着因子Afadinの果たす役割2023

    • 著者名/発表者名
      澤田 綾、上野 明希子、井上 祐介、前嶋 千瀬都、高井 義美、三好 淳、小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 中枢神経系網膜シナプス形成メカニズムと機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      馬場 南帆、澤田 綾、張 培宇、上野 明希子、中村 史雄、三品 昌美、小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 網膜層構造形成における細胞極性因子の果たす役割2022

    • 著者名/発表者名
      澤田 綾、上野 明希子、井上 祐介、西村 勇輝、前嶋 千瀬都、秋葉 唯、秋本 和憲、大野 茂男、小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会関西支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Trpm1欠損マウスにおける精神疾患様行動の原因探索2022

    • 著者名/発表者名
      岡部 俊太、堀 哲崇、生田 昌平、岩尾 京春、服部 聡子、高雄 啓三、宮川 剛、小池 千恵子
    • 学会等名
      日本薬学会関西支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 網膜双極細胞リボンシナプスにおけるグルタミン酸放出の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      大島 知子、坂本 寛和、並木 繁行、廣瀬 謙造、立花 政夫、鷹合 秀輝
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gene delivery to cone photoreceptors by subretinal injection of rAAV2/6 in the mouse retina2019

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fukutome, Tesshu Hori, Chiseto Maejima, Hiroki Matsushima, Kensuke Kobayashi, Souichiro Kitazawa, Ryo. Kitahara, Katsunori Kitano, Kenta Kobayashi, Satoru Moritoh, Chieko Koike
    • 学会等名
      Neuroscience 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gene delivery to cone photoreceptors by subretinal injection of rAAV2/6 in the mouse retina2019

    • 著者名/発表者名
      Tesshu Hori, Masashi Fukutome, Chiseto Maejima, Hiroki Matsushima, Kensuke Kobayashi, Souichiro Kitazawa, Ryo Kitahara, Katsunori Kitano, Kenta Kobayashi, Satorru Moritoh, Chieko Koike
    • 学会等名
      ARVO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A spike sorting method using differencing-based feature extraction and HDBSCAN2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Futagi, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      Neuroinformatics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘導性神経細胞へのリプログラミング過程におけるPTEN/Akt経路の関与2019

    • 著者名/発表者名
      青木隆浩、水田友里、赤間友美、石田智明、徳永千尋、原田恭弘、植山萌恵、十河孝浩、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 初期胚および多能性幹細胞におけるストレス応答シグナルの時空間的解析2019

    • 著者名/発表者名
      森田響香、徳永千尋、赤間友美、石田智明、井上拓海、井原 大、植山萌恵、十河孝浩、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] iPS細胞への初期化に必要な代謝シフトにおける低酸素誘導因子HIF1の果たす役割2019

    • 著者名/発表者名
      石田智明、植山萌恵、井原 大、原田恭弘、赤間友美、徳永千尋、十河孝浩、中尾 周、川村晃久
    • 学会等名
      第40回日本炎症・再生医学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hey2転写調節因子の発生期心室筋における発現制御機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      井原 大、渡邉裕介、瀬谷大貴、中川 修、川村晃久
    • 学会等名
      第4回J-ISCP年次学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rapid and coordinated processing of global motion images by local clusters of retinal ganglion cells2019

    • 著者名/発表者名
      Masao Tachibana, Akihiro Matsumoto
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rapid and coordinated processing of global motion images by local clusters of retinal ganglion cells2019

    • 著者名/発表者名
      Masao Tachibana, Akihiro Matsumoto
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Vision
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] STAR RNA 結合タンパクQuakingのミューラーグリアにおける機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      高橋果子、松原綺音、十河孝浩、川村晃久、森籐暁、小池千恵子
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マウス網膜におけるAAVの感染指向性2019

    • 著者名/発表者名
      福留雅史、堀哲崇、前嶋千瀬都、小林憲太、森籐暁、小池千恵子
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Parameter Optimization for Hodgkin-Huxley Model of Regular-Spiking Neuron by Using Multiple Sets of Membrane Potential Data2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Futagi, Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Normal and pathological states generated by dynanmical properties of the retinal circuit2019

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Kitano
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Normal and pathological states generated by dynanmical properties of the retinal circuit2019

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Kitano
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Vision
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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