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姿勢制御の最適化を実現する高次脳機能メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K15607
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分51010:基盤脳科学関連
研究機関旭川医科大学

研究代表者

高橋 未来  旭川医科大学, 医学部, 助教 (70787663)

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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード姿勢制御 / 高次脳機能 / 最適化 / 加齢 / 転倒 / 薬剤注入 / リーチング
研究開始時の研究の概要

我々が運動を行うときには、行おうとする動作に応じて適切な姿勢制御が先行し、動作中の姿勢の安定に寄与しています。これを先行性姿勢制御といい、その異常が、麻痺あるいは筋骨格異常を伴わない高次脳機能障害の患者さんにおける転倒と関連することが指摘されています。本研究の目的は、先行性姿勢制御がどの様な高次脳機能メカニズムで計画され、実行されるのかを明らかにすることです。具体的には、運動中の動物の大脳皮質の一部を、薬物等で一時的に機能を抑制した高次脳機能障害モデルを作成します。このとき姿勢制御にどのような変化を生じるかを観察し、高次脳機能の姿勢制御への関与と,それに関連する中枢神経系の同定を試みます。

研究実績の概要

令和5年度は,大脳皮質をムシモールで不活化した成果をまとめた学術論文を作成するとともに,ウイルスベクターを用いた実験を開始いたしました.
具体的には,まずげっ歯類の大脳皮質-網様体投射に対してウイルスベクターを微量注入し,経路選択的にたんぱく質を発現可能なことを確認しました.これによりネコへのウイルスベクター導入の目途が立ったため,令和5年度中に2頭のネコの高次運動野-網様体投射を経路選択的に不活化可能なウイルスベクター導入を行いました.
感染成立後のネコも普段の行動は以前と変わらないものでした,しかし,化学遺伝学手法により同経路を不活化すると,特にはしご上を歩く,障害物を跨ぐといった複雑な課題での歩行障害が出現することが明らかになりました.この結果は,姿勢・歩行制御における高次運動野-網様体投射がどのように携わるかを示していると考えています.

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

COVID-19流行の影響を受けた学位取得の遅延により研究費の執行が遅れたことにともなって,全体の進捗状況に遅れが出ている.令和5年度に行う予定であったウイルスベクター感染および選択的回路操作は実施できたことにより,遅れの拡大はないと考えている.

今後の研究の推進方策

ムシモールを大脳皮質に微量注入した実験結果に関しては,現在学術誌に投稿すべく論文を執筆中である.
ウイルスベクターを導入した個体群については,化学遺伝学手法による高次運動野-網様体投射の不活化前後での,姿勢・歩行の変化を観察する予定であり,さらに複数個体への導入を検討している.今年度中にデータをまとめて学術誌への投稿を目指す.

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

    (6件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Preceding Postural Control in Forelimb Reaching Movements in Cats2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Mirai、Nakajima Toshi、Takakusaki Kaoru
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 15 ページ: 792665-792665

    • DOI

      10.3389/fnsys.2021.792665

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 後頭頂皮質の不活化に伴うネコ前肢リーチング運動に随伴する先行性姿勢制御の変化2024

    • 著者名/発表者名
      高橋未来,中島敏,福山秀青,野口智弘,千葉龍介,高草木薫
    • 学会等名
      新学術領域「超適応」全体会議
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The roles of the posterior parietal cortex on postural control during forelimb reaching movement in the cat.2023

    • 著者名/発表者名
      Mirai Takahashi, Toshi Nakajima, Shusei Fukuyama, Tomohiro Noguchi, Ryosuke Chiba, Kaoru Takakusaki
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Hyper-Adaptability
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Changes in temporal and spatial parameters of the postural control for forelimb reaching following microinjection of muscimol into the posterior parietal cortex in the cat.2023

    • 著者名/発表者名
      Mirai Takahashi,Toshi Nakajima,Shusei Fukuyama,Tomohiro Noguchi,Ryosuke Chiba,Kaoru Takakusaki
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] The effect of muscimol microinjection into the posterior parietal cortex on postural control during forelimb reaching in the cat.2022

    • 著者名/発表者名
      Mirai Takahashi,Toshi Nakajima,Shusei Fukuyama,Tomohiro Noguchi,Ryosuke Chiba,Kaoru Takakusaki
    • 学会等名
      The 45th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 頭頂皮質へのムシモール注入は ネコ前肢リーチング中の圧力中心分布範囲を狭小化する2022

    • 著者名/発表者名
      高橋未来,中島敏,福山秀青,野口智弘,千葉龍介,高草木薫
    • 学会等名
      第102回日本生理学会北海道地方会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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