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臓器感覚入力系におけるモノアミン神経細胞の情動表現解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K07266
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51020:認知脳科学関連
研究機関関西医科大学

研究代表者

安田 正治  関西医科大学, 医学部, 講師 (90744110)

研究分担者 川合 謙介  自治医科大学, 医学部, 教授 (70260924)
永安 一樹  京都大学, 薬学研究科, 助教 (00717902)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードサル / 迷走神経 / 情動 / 結合腕傍核 / 内受容感覚 / 腕傍核 / 認知 / 自律神経 / 眼球運動 / 外側腕傍核 / 背側縫線核 / 青斑核
研究開始時の研究の概要

情動変化には動悸、消化管収縮など種々の内臓感覚が伴う。情動と身体内部の感覚入力との関連は、長く議論されてきたが、その詳細な神経回路の理解は未だ不足している。本研究では課題遂行中のサルを用い、内臓感覚の主要な伝達経路である迷走神経の入力を受ける神経細胞を、情動に関与の深い脳幹モノアミン核において同定、その情動表現を解析する。さらに迷走神経刺激による感覚入力信号の変化が神経活動や情動関連行動にどのような変化をもたらすのかを調べ、迷走神経‐モノアミン系神経回路の情動制御の機能的役割を明らかにする。

研究実績の概要

本研究の目的は、内臓感覚をはじめとする身体内部の感覚入力が、どのような神経機構により情動や認知行動に影響を与えるのかを明らかにすることにある。これまで一頭のサルにおいて、情動を継続的に調節するための行動課題の訓練、行動・自律神経応答の計測を行ってきた。さらに、モノアミン系との入出力関係を持つ脳幹結合腕傍核において、心拍と同期し、かつ情動依存的に活動を変化させるニューロンを見出した。これは、情動と身体感覚との融合が、身体内部感覚の脳内への入力初期において生じている可能性を示唆する。
本研究では、このような情動表現を持つ腕傍核ニューロンが、身体の内部感覚入力を受け取るかどうかをより直接的に検証するため、身体内部の感覚である内受容感覚、特に内臓感覚の主要な求心性入力経路である迷走神経を電気刺激し、順行性に引き起こされる活動電位を腕傍核において計測することを計画した。
当該年度は、迷走神経刺激用の電極の設置を完了させた一頭のサルに対して、嫌悪刺激、または報酬を予測する条件刺激を学習する古典的条件付けの訓練を行い、サルの情動依存的な自立神経応答(心拍、瞳孔径)を計測した。また種々の情動下で意思決定を行わせるため、学習した条件刺激の提示下で選択行動を行わせる認知課題の訓練を行った。そして同サルへの単一細胞外記録によるマッピングにより、結合腕傍核の位置同定を行った。迷走神経刺激による結合腕傍核ニューロンの活動変化を記録したところ、刺激に対して興奮性もしくは抑制性の応答を示すニューロン群を見出した。それらのうちいくつかのニューロンに対し、古典的条件付けへの反応を解析したところ、情動条件依存的な活動変化が認められた。これらの結果は、結合腕傍核において、内受容感覚の入力が情動の情報処理に直接的に関与する可能性を示唆する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

脳幹領域における情動、認知表現を広範に探索し、顕著な情動表現を示すニューロン群を、結合腕傍核において見出した。結合腕傍核は、記録対象として計画していたモノアミン系神経核(青斑核、背側縫線核)とは異なる。しかしながら、結合腕傍核は背側縫線核、青斑核と比較して身体内部感覚の脳内への入力部である孤束核から神経投射を受け、このことから、結合腕傍核での神経活動記録を行うことにより、身体感覚入力の情動への影響をより直接的に検証できる。また結合腕傍核は背側縫線核セロトニン神経細胞からの入力、黒質緻密部ドーパミン細胞への出力経路を持ち、結合腕傍核を中心とした神経活動解析は、身体と情動の相互作用におけるモノアミン系の働きを明らかにすることに繋がる。一方、ウィルスベクターを用いたセロトニン細胞の機能解析については、分担者永安の組織学的解析により、チャネルロドプシンの発現を多くのセロトニン細胞において確認しており、このベクター系を用いたモノアミン経路の探索が可能な段階である。また、二頭目のサルにおい認知課題遂行中での神経活動記録が遅れている。これは、学習能力や、課題中のCS提示の行動への影響など、個体差による要因が反映したことが理由の一つとして考えられる。
内臓感覚入力の影響を受ける結合腕傍核ニューロンを同定するため、迷走神経刺激電極の埋め込み手術を一頭のサルに対して完了した。迷走神経入力を受け取る神経細胞は当該年度に見つかり始めているが、そのデータの蓄積は当初の計画よりもやや遅れている。これは、結合腕傍核ニューロンの活動変化を引き起こすための適切な刺激パラメーターを見つけ出すことに時間を要したためである。

今後の研究の推進方策

これまでのところ、迷走神経刺激に対して活動変化を引き起こすニューロンが結合腕傍核において多く見つかっている。この活動変化には興奮性、抑制性2種の反応が観察され、さらに情動依存的な活動が、両方のタイプのニューロンにおいて確認されている。今後も分担者川合教授の協力のもと、迷走神経刺激を行い、結合腕傍核における、活動変化の解析を継続して行う。得られたデータをもとに、刺激に対するニューロン活動への影響と情動表現との間にどのような関係性が存在し、また個々のニューロンがどのように分布するのかを解析する。次に結合腕傍核からの上行性の神経投射を受ける脳領域においても探索を行い、結合腕傍核を経由するどの神経回路が内受容感覚を伝え、そして情動の情報処理に関わるのかを明らかにする。さらに分担者永安の開発したセロトニン神経細胞特異的ベクターを用いて、セロトニン系への内受容感覚信号の伝達経路の探索、その情動表現の解析を行う。結合腕傍核を経由する神経回路とセロトニン系への神経回路との間で、迷走神経刺激に対する活動や情動表現の比較を行い、内受容感覚入力が回路ごとに異なる役割を有するかを検証する。これまで背側縫線核において情動条件依存的な意思決定予測信号を観察しており、種々の情動下での意思決定にどのような反応を示すかについても、両回路間での比較を行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 4件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Wild-Type DCTN1 Suppresses the Aggregation of DCTN1 Mutants Associated with Perry Disease2024

    • 著者名/発表者名
      Fukui Yuto、Shirakawa Hisashi、Kaneko Shuji、Nagayasu Kazuki
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 47 号: 1 ページ: 253-258

    • DOI

      10.1248/bpb.b23-00828

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2024-01-24
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Amelioration of obsessive-compulsive disorder by intracellular acidification of cortical neurons with a proton pump inhibitor2024

    • 著者名/発表者名
      Hatakama Hikari、Asaoka Nozomi、Nagayasu Kazuki、Shirakawa Hisashi、Kaneko Shuji
    • 雑誌名

      Translational Psychiatry

      巻: 14 号: 1 ページ: 27-27

    • DOI

      10.1038/s41398-024-02731-3

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual-floor Burr Hole Technique Optimized for Modern Burr Hole Caps with an Internal Electrode Locking Mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      SATOH Makoto、NAKAJIMA Takeshi、OHTANI Keisuke、KONNO Takehiko、TETSUKA Masayuki、KAWAI Kensuke
    • 雑誌名

      Neurologia medico-chirurgica

      巻: 63 号: 9 ページ: 432-435

    • DOI

      10.2176/jns-nmc.2023-0047

    • ISSN
      0470-8105, 1349-8029
    • 年月日
      2023-09-15
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Augmented Reality in Stereotactic Neurosurgery: Current Status and Issues2023

    • 著者名/発表者名
      Satoh Makoto
    • 雑誌名

      Neurologia medico-chirurgica

      巻: 63 号: 4 ページ: 137-140

    • DOI

      10.2176/jns-nmc.2022-0278

    • ISSN
      0470-8105, 1349-8029
    • 年月日
      2023-04-15
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 特集 All About Epilepsy てんかんに対する外科的アプローチ2023

    • 著者名/発表者名
      井林 賢志、川合 謙介
    • 雑誌名

      BRAIN and NERVE

      巻: 75 号: 4 ページ: 353-357

    • DOI

      10.11477/mf.1416202338

    • ISSN
      1344-8129, 1881-6096
    • 年月日
      2023-04-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 特集 脳神経外科医が知っておきたい-てんかんのすべて Ⅴ 脳神経外科医が知っておきたいてんかん指導 自動車運転と福祉制度2023

    • 著者名/発表者名
      大谷 啓介、川合 謙介
    • 雑誌名

      Neurological Surgery 脳神経外科

      巻: 51 号: 1 ページ: 146-155

    • DOI

      10.11477/mf.1436204726

    • ISSN
      0301-2603, 1882-1251
    • 年月日
      2023-01-10
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 脳内に留置した吸収性ゼラチンスポンジ周囲に生じた肉芽腫の1例2023

    • 著者名/発表者名
      藤家 尚嗣, 村尾 昌彦, 小熊 啓文, 難波 克成, 檜垣 鮎帆, 若江 惠三, 宮内 彰彦, 川合 謙介, 五味 玲
    • 雑誌名

      脳神経外科ジャーナル

      巻: 32 号: 1 ページ: 39-44

    • DOI

      10.7887/jcns.32.39

    • ISSN
      0917-950X, 2187-3100
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] WHOのてんかん決議 2022年5月のWHO総合のIGAP決議を受けて2023

    • 著者名/発表者名
      池田 昭夫, 川合 謙介, 梅本 里美
    • 雑誌名

      Epilepsy : てんかんの総合学術誌

      巻: 17 ページ: 87-99

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小児ラブドイド髄膜腫の1例2023

    • 著者名/発表者名
      小河原 昇、五味 玲、小熊 啓文、白井 克幸、福田 友紀子、福嶋 敬宜、平戸 純子、市村 幸一、川合 謙介
    • 雑誌名

      小児の脳神経

      巻: 48 号: 4 ページ: 362-367

    • DOI

      10.34544/jspn.48.4_362

    • ISSN
      0387-8023, 2435-824X
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ニューロサイエンスの最新情報 SUDEP(sudden unexpected death in epilepsy)2023

    • 著者名/発表者名
      井林 賢司, 川合 謙介
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 41 ページ: 422-423

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Early distribution of<sup>18</sup> F‐labeled AAV9 vectors in the cerebrospinal fluid after intracerebroventricular or intracisternal magna infusion in non‐human primates2023

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Shinichi、Nakajima Takeshi、Shimazaki Kuniko、Kakiuchi Takeharu、Harada Norihiro、Ohba Hiroyuki、Onuki Yoshiyuki、Takino Naomi、Ito Mika、Sato Makoto、Nakamura Sachie、Osaka Hitoshi、Yamagata Takanori、Kawai Kensuke、Muramatsu Shin‐ichi
    • 雑誌名

      The Journal of Gene Medicine

      巻: 25 号: 1

    • DOI

      10.1002/jgm.3457

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higher prefrontal activity based on short-term neurofeedback training can prevent working memory decline in acute stroke2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsuka Masayuki、Sakurada Takeshi、Matsumoto Mayuko、Nakajima Takeshi、Morita Mitsuya、Fujimoto Shigeru、Kawai Kensuke
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1130272-1130272

    • DOI

      10.3389/fnsys.2023.1130272

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Case of Long-Term Exposure to Valproic Acid Mimicking Tremor-Dominant Parkinson’s Disease2023

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Kazumasa、Mashiko Toshihiro、Koide Reiji、Kawai Kensuke、Fujimoto Shigeru、Tanaka Ryota
    • 雑誌名

      Tremor and Other Hyperkinetic Movements

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.5334/tohm.755

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Added value of corpus callosotomy following vagus nerve stimulation in children with <scp>Lennox?Gastaut</scp> syndrome: A multicenter, multinational study2023

    • 著者名/発表者名
      Roth J et al.,
    • 雑誌名

      Epilepsia

      巻: 64 号: 12 ページ: 3205-3212

    • DOI

      10.1111/epi.17796

    • 関連する報告書
      2023 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] Predictability alters information flow during action observation in human electrocorticographic activity2023

    • 著者名/発表者名
      Qin Chaoyi、Michon Frederic、Onuki Yoshiyuki、Ishishita Yohei、Otani Keisuke、Kawai Kensuke、Fries Pascal、Gazzola Valeria、Keysers Christian
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 42 号: 11 ページ: 113432-113432

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.113432

    • 関連する報告書
      2023 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] Quadripulse transcranial magnetic stimulation inducing long-term depression in healthy subjects may increase seizure risk in some patients with intractable epilepsy2023

    • 著者名/発表者名
      Nakatani-Enomoto Setsu、Hanajima Ritstuko、Hamada Masashi、Matsumoto Hideyuki、Terao Yasuo、Jun Groiss Stefan、Murakami Takenobu、Abe Mitsunari、Enomoto Hiroyuki、Kawai Kensuke、Kan Rumiko、Niwa Shin-ichi、Yabe Hirooki、Ugawa Yoshikazu
    • 雑誌名

      Clinical Neurophysiology Practice

      巻: 8 ページ: 137-142

    • DOI

      10.1016/j.cnp.2023.07.001

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency-specific modulation of oscillatory activity in the rat auditory cortex by vagus nerve stimulation2023

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Shinichi、Shiramatsu Tomoyo Isoguchi、Matsumura Akane、Ishishita Yohei、Ibayashi Kenji、Onuki Yoshiyuki、Kawai Kensuke、Takahashi Hirokazu
    • 雑誌名

      Brain Stimulation

      巻: 16 号: 5 ページ: 1476-1485

    • DOI

      10.1016/j.brs.2023.09.019

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The States of Different 5-HT Receptors Located in the Dorsal Raphe Nucleus Are Crucial for Regulating the Awakening During General Anesthesia2023

    • 著者名/発表者名
      Ma HaiXiang、Gu LeYuan、Wang YuLing、Xu Qing、Zhang Yuanli、Shao WeiHui、Yu Qian、Lian XiTing、Liu Lu、Gu JiaXuan、Ji Na、Liu XiaoLing、Nagayasu Kazuki、Zhang HongHai
    • 雑誌名

      Molecular Neurobiology

      巻: 60 号: 12 ページ: 6931-6948

    • DOI

      10.1007/s12035-023-03519-0

    • 関連する報告書
      2023 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] The astrocytic TRPA1 channel mediates an intrinsic protective response to vascular cognitive impairment via LIF production2023

    • 著者名/発表者名
      Kakae Masashi、Nakajima Hiroki、Tobori Shota、Kawashita Ayaka、Miyanohara Jun、Morishima Misa、Nagayasu Kazuki、Nakagawa Takayuki、Shigetomi Eiji、Koizumi Schuichi、Mori Yasuo、Kaneko Shuji、Shirakawa Hisashi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 29 ページ: 29-29

    • DOI

      10.1126/sciadv.adh0102

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Early Detection of Adverse Drug Reaction Signals by Association Rule Mining Using Large-Scale Administrative Claims Data2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamamoto, Gen Kayanuma, Takuya Nagashima, Chihiro Toda, Kazuki Nagayasu, Shuji Kaneko
    • 雑誌名

      Drug Safety

      巻: - 号: 4 ページ: 371-389

    • DOI

      10.1007/s40264-023-01278-4

    • 関連する報告書
      2023 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] 特集Ⅰさまざまな視点から意思決定を考察する. 「薬理学的な視点から」2022

    • 著者名/発表者名
      中村加枝、石井宏憲、安田正治
    • 雑誌名

      精神科

      巻: 41 ページ: 500-507

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Neuronal representation of emotion in the monkey parabrachial nucleus2023

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Yasuda
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] てんかん診療とてんかん外科の現況と未来2023

    • 著者名/発表者名
      川合謙介
    • 学会等名
      第26回日本臨床脳神経外科学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] てんかん外科治療のアップデート2023

    • 著者名/発表者名
      川合謙介
    • 学会等名
      第56回日本てんかん学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Surgical tips & related anatomy for safe temporal lobe surgery2023

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Kawai
    • 学会等名
      The 17th AESC: Asian Epilepsy Surgery Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Posterior disconnection2023

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Kawai
    • 学会等名
      1st International Epilepsy Surgery Society Congress: IESS Dubai
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] セロトニン神経による情動制御およびストレス適応とその神経機序2023

    • 著者名/発表者名
      永安 一樹
    • 学会等名
      第64回日本神経病理学会総会学術研究会 /第66回日本神経化学会大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 縫線核セロトニン神経による抗うつ効果・情動制御の神経機構2023

    • 著者名/発表者名
      永安 一樹
    • 学会等名
      第53回神経精神薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光遺伝学と幹細胞技術を用いたうつ・Perry病の神経・分子機序解明2023

    • 著者名/発表者名
      永安 一樹
    • 学会等名
      第53回神経精神薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サル背側縫線核における情動と認知の動的な相互作用2022

    • 著者名/発表者名
      安田正治、上田康雅、中村加枝
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] サル背側縫線核における情動と認知の動的な相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      安田 正治、上田 康雅、中村 加枝
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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