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網羅的光観察技術を応用した心理ストレス反応の発現に関わる高次中枢神経回路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06954
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

片岡 直也  名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (20572423)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード網羅的神経ネットワーク / 心理ストレス / イメージング / 交感神経反応 / 網羅的光観察 / ストレス / 前頭前皮質 / 神経ネットワーク / マルチファイバフォトメトリ / ストレス反応 / 神経回路網羅的解析 / 視床下部 / 体温上昇 / ストレスホルモン / 交感神経 / 神経回路 / ファイバフォトメトリ / 網羅的光観察技術 / 心理ストレス反応 / 高次神経回路 / in vivo 光遺伝学 / 心因性発熱
研究開始時の研究の概要

心理ストレスによるストレス反応を引き起こす神経回路基盤には未だ不明な点が多い。
研究代表者は前頭前皮質より上位に位置する多数の神経核が複雑な神経ネットワークを形成し、相互に神経活動のバランスを制御することで心理ストレス反応の強弱を決定していると予想し、ストレス反応を惹起する腹側部と、抑制する背側部のそれぞれに入力する上位の神経ネットワークの全容を明らかにする。複数の脳領域で構成される神経回路ネットワーク全体のバランスを捉えるために、神経細胞の活動をin vivoで多点光計測するマルチファイバフォトメトリを導入し、ストレス反応と神経伝達路の活動相関を捉えることでストレス神経回路の全貌解明を目指す。

研究成果の概要

研究代表者は、前頭前皮質の上位に位置する多数の神経核が複雑な神経ネットワークを形成し、相互に神経活動のバランスを制御することで心理ストレス反応の強弱を決定していると仮説をたてた。本研究は、ストレス反応を惹起する腹側部と、ストレス反応を抑制する背側部のそれぞれに入力する上位の神経ネットワークの全容を明らかにすることを目的とし、神経回路ネットワーク全体のバランスを捉えるために、マルチファイバーフォトメトリー法を確立し、6カ所の脳領域の神経活動をin vivo同時計測することに成功した。さらに、神経活動計測と同時に末梢のストレス反応の同時計測も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳の情報処理メカニズムを解明するためには、多数のニューロン群の活動をin vivoで同時計測し、その活動変化を解析する必要がある。従来の神経活動の測定には、パッチクランプ法などが用いられてきたが、この方法では多数の神経細胞の活動をin vivoで同時計測するのは困難であった。また、生体反応は1-2カ所の神経活動だけで駆動されておらず、様々な脳領域同士が協調して生体恒常性を維持している。本研究を通じて、心の高次中枢ネットワークの一端と末梢生理反応の同時計測に成功したことから、将来的に我々が「ストレス」と呼ぶものの神経科学的実態を明らかにする技術的基盤ができた。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Prostaglandin EP3 receptor expressing preoptic neurons bidirectionally control body temperature via tonic GABAergic signaling2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yoshiko、Yahiro Takaki、Fukushima Akihiro、Kataoka Naoya、Hioki Hiroyuki、Nakamura Kazuhiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 51

    • DOI

      10.1126/sciadv.add5463

    • 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] An oxytocinergic neural pathway that stimulates thermogenic and cardiac sympathetic outflow2022

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Akihiro、Kataoka Naoya、Nakamura Kazuhiro
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 40 号: 12 ページ: 111380-111380

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111380

    • 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] A brainstem monosynaptic excitatory pathway that drives locomotor activities and sympathetic cardiovascular responses2022

    • 著者名/発表者名
      Koba Satoshi、Kumada Nao、Narai Emi、Kataoka Naoya、Nakamura Kazuhiro、Watanabe Tatsuo
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 5079-5079

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32823-x

    • 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] A hypothalamomedullary network for physiological responses to environmental stresses2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Nakamura, Yoshiko Nakamura, Naoya Kataoka
    • 雑誌名

      Nature Reviews Neuroscience

      巻: 23 号: 1 ページ: 35-52

    • DOI

      10.1038/s41583-021-00532-x

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metabolic flexibility via mitochondrial BCAA carrier SLC25A44 is required for optimal fever2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoneshiro, Naoya Kataoka, Jacquelyn M. Walejko, Kenji Ikeda, Zachary Brown, Momoko Yoneshiro, Scott B. Crown, Tsuyoshi Osawa, Juro Sakai, Robert W. McGarrah, Phillip J. White, Kazuhiro Nakamura, and Shingo Kajimura
    • 雑誌名

      eLife

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 心理ストレスに対する交感神経反応と行動反応の中枢神経メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、中村和弘
    • 雑誌名

      自律神経

      巻: 58 ページ: 133-138

    • NAID

      130008025101

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lack of UCP1 stimulates fatty liver but mediates UCP1-independent action of beige fat to improve hyperlipidemia in Apoe knockout mice.2020

    • 著者名/発表者名
      Kataoka N, Takeuchi T, Kusudo T, Li Y, Endo Y, Yamashita H
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis.

      巻: 1866 号: 7 ページ: 165762-165762

    • DOI

      10.1016/j.bbadis.2020.165762

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A central master driver of psychosocial stress responses in the rat.2020

    • 著者名/発表者名
      Kataoka N, Shima Y, Nakajima K, Nakamura K
    • 雑誌名

      Science

      巻: 367 号: 6482 ページ: 1105-1112

    • DOI

      10.1126/science.aaz4639

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CREG1 stimulates brown adipocyte formation and ameliorates diet-induced obesity in mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto M, Kusudo T, Takeuchi T, Kataoka N, Mukai T, Yamashita H
    • 雑誌名

      FASEB J.

      巻: 33 号: 7 ページ: 8069-8082

    • DOI

      10.1096/fj.201802147rr

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Psychosomatic correlation mechanism driving psychological stress responses2023

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、中村和弘
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心理ストレス性交感神経反応を引き起こす心身相関メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      片岡直也
    • 学会等名
      第95回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Perspectives on psychosomatic research2022

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、中村和弘
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会(仙台、Web)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Central circuit mechanisms of sympathetic and behavioral responses to psychological stress2021

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、嶋裕太、中村和弘
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会 第1回CJK国際会議(神戸、Web)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心と身体をつなぐ脳の神経路メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      片岡 直也、伊藤 綾香、中島 啓輔、菅波 孝祥、中村 和弘
    • 学会等名
      温熱生理研究会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A psychosomatic pathway from the prefrontal cortex to the hypothalamus that drives physiological responses to psychological stress2021

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、嶋裕太、中村和弘
    • 学会等名
      第98回日本生理学会(名古屋、Web )
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 心と身体をむすぶ心身相関メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      片岡直也
    • 学会等名
      若手新分野創成ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心理と生理をつなぐ脳の神経回路メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      片岡直也
    • 学会等名
      第71回日本薬理学会北部会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心理ストレス性交感神経反応を駆動する脳神経回路2020

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、嶋裕太、中村和弘
    • 学会等名
      2020年度温熱生理研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 心理ストレスに対する交感神経および逃避行動反応の中枢回路メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、嶋裕太、中村和弘
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会(別府)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 心理ストレス性交感神経反応を制御する脳神経経路の同定2019

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、嶋裕太、中島啓輔、中村和弘
    • 学会等名
      第72回日本自律神経学会総会(北九州)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A cortico-hypothalamic pathway that mediates sympathetic and behavioral responses to psychosocial stress2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kataoka, Yuta Shima, Kazuhiro Nakamura
    • 学会等名
      Neuroscience 2019 (Chicago)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 腹側前頭前皮質―視床下部経路は心理ストレス性交感神経反応を駆動する2019

    • 著者名/発表者名
      片岡直也, 中村和弘
    • 学会等名
      新学術領域 温度生物学若手の会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 実験医学2020年9月号2020

    • 著者名/発表者名
      片岡直也、中村和弘
    • 総ページ数
      147
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758125352
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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