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拡散MRI技術を用いた脳深部刺激療法の作用機序解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16298
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

阿部 欣史  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (80802826)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード薬物依存 / DBS / MRI / シナプス / 線条体 / 前頭葉 / 拡散MRI / VBM / 脳体積 / 光遺伝学 / D1-MSN / D2-MSN / 背側線条体 / 脳深部刺激療法 / ドパミン受容体 / 側坐核
研究開始時の研究の概要

脳深部刺激療法 (DBS)は精神・神経疾患治療に用いられるが作用機序はいまだに不明である。刺激部位を限定したとしても、刺激部位を通る全ての神経線維を興奮させてしまい、治療効果との因果関係が分からない。仮に神経線維を特定できたとしても、その神経線維の活動操作が脳全体にどのような効果をもたらすか分からない。本研究では、薬物依存に対するDBSにおいて、治療効果をもたらす神経線維を同定する。その特定神経線維の活動操作が全脳の神経回路を機能的・構造的にどのように変化させるのか明らかにする。特定神経線維活動操作には光遺伝学を用いる。機能的、構造的な解析には拡散MRIを用いる。

研究成果の概要

薬物依存症において脳深部刺激療法(DBS)が有効であるが、その作用機序は未解明であった。その作用機序を脳構造変化の観点から解明する事を目指した。全脳探索的に脳構造変化を解析できるMRI技術を用いる事で、薬物依存マウスでは背側線条体、側坐核、前頭葉で脳体積の増加と脳微小構造が変化している事を発見した。また、これらの脳領域ではシナプス密度が増加している事が分かった。薬物依存マウスの線条体にDBSを行うと、線条体、側坐核、前頭葉で体積増加を抑える事が出来た。また、シナプス密度も減少していた。このことから、DBSの作用の一つとして、シナプス構造変化を介している事を発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DBS治療は刺激電極を脳内に刺す必要があるため、侵襲性が極めて高い。そこでDBSに代わる治療法が求められる。DBS治療の作用機序を知ることで、新たな治療法の提案につなげることがでできる。本研究から、薬物依存におけるDBS治療の作用領域が背側線条体、側坐核、前頭葉である事を発見した。今後の研究展開として、これらの脳領域に焦点を絞って、DBS治療の作用機序解明の研究を進める事できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Oligodendrocytic Na+-K+-Cl- co-transporter 1 activity facilitates axonal conduction and restores plasticity in the adult mouse brain2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Yoshihiko、Abe Yoshifumi、Fujii Satoshi、Tanaka Kenji F.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 5146-5146

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25488-5

    • 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] Optical manipulation of local cerebral blood flow in the deep brain of freely moving mice2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Yoshifumi、Kwon Soojin、Oishi Mitsuhiro、Unekawa Miyuki、Takata Norio、Seki Fumiko、Koyama Ryuta、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Masamoto Kazuto、Tomita Yutaka、Okano Hideyuki、Mushiake Hajime、Tanaka Kenji F.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 36 号: 4 ページ: 109427-109427

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109427

    • 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] Direct Impact of Motor Cortical Stimulation on the Blood Oxygen-level Dependent Response in Rats2021

    • 著者名/発表者名
      Xin Zonghao、Abe Yoshifumi、Liu Shuang、Tanaka Kenji F.、Hosomi Koichi、Saitoh Youichi、Sekino Masaki
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      巻: 20 号: 1 ページ: 83-90

    • DOI

      10.2463/mrms.mp.2019-0156

    • NAID

      130007993616

    • ISSN
      1347-3182, 1880-2206
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chd8 mutation in oligodendrocytes alters microstructure and functional connectivity in the mouse brain.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawamura A, Abe Y, Seki F, Katayama Y, Nishiyama M, Takata N, Tanaka KF, Okano H, Nakayama KI.
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 13 ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diffusion functional MRI reveals global brain network functional abnormalities driven by targeted local activity in a neuropsychiatric disease mouse model2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Yoshifumi、Takata Norio、Sakai Yuki、Hamada Hiro Taiyo、Hiraoka Yuichi、Aida Tomomi、Tanaka Kohichi、Bihan Denis Le、Doya Kenji、Tanaka Kenji F
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 223 ページ: 117318-117318

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2020.117318

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlative study using structural MRI and super-resolution microscopy to detect structural alterations induced by long-term optogenetic stimulation of striatal medium spiny neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Yoshifumi、Komaki Yuji、Seki Fumiko、Shibata Shinsuke、Okano Hideyuki、Tanaka Kenji F.
    • 雑誌名

      Neurochemistry International

      巻: 125 ページ: 163-174

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2019.02.017

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial contribution of hippocampal BOLD activation in high-resolution fMRI2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Yoshifumi、Tsurugizawa Tomokazu、Le Bihan Denis、Ciobanu Luisa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 3152-3152

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39614-3

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Region- and cell type-specific facilitation of synaptic function at destination synapses induced by oligodendrocyte depolarization2019

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Y, Abe Y, Shibata S, Shindo T, Fujii S, Ikenaka K, Tanaka KF
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: - 号: 21 ページ: 4036-4050

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1619-18.2019

    • 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
  • [学会発表] L-DOPA誘発性ジスキネジアでなぜ淡蒼球体積が増加するのか2021

    • 著者名/発表者名
      阿部欣史
    • 学会等名
      第64回 日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いた局所脳血流の操作技術2020

    • 著者名/発表者名
      阿部欣史
    • 学会等名
      第63回日本神化学学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Diffusion functional MRI characterizes dynamical brain function in a neuropsychiatric disease model mouse2020

    • 著者名/発表者名
      阿部欣史
    • 学会等名
      ISMRM 27th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線条体神経細胞への長期的な光刺激によって起こる有髄神経軸索の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      阿部欣史
    • 学会等名
      第62回日本神経化学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造解析から見る神経―オリゴデンドロサイトの相互作用について2019

    • 著者名/発表者名
      阿部欣史
    • 学会等名
      次世代薬理学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DTI found structural altercations induced by long-term optogenetics stimulation of striatal medium spiny neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Abe
    • 学会等名
      The International Society of Neurochemistry (ISN) and the American Society of Neurochemistry (ASN) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://researchmap.jp/Yoshifumi_Abe/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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