運動、運動学習を制御する大脳基底核神経回路の作動原理の解明

• 研究課題/領域番号: 23700479
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 佐野 裕美 生理学研究所, 統合生理研究系, 特任助教 (00363755)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 運動 / 大脳基底核 / 大脳皮質 / 線条体 / 光遺伝学

研究概要

大脳基底核神経回路は、運動の調節に重要であることが知られている神経 回路である。光遺伝学(光学と遺伝学を融合し、光受容体を神経に発現させ光照射により神経活動 を操作する技術)をマウスに用いて、運動における特定の神経経路の役割を解析した。片側の線条 体投射ニューロンの興奮を選択的に誘導したところ、大脳基底核神経回路からの出力信号が一過性 に減り、マウスは一方向への回転運動を始めた。出力信号の一過性の変化が運動の調節に重要な役 割を果たしていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Signals through the striatopallidal indirect pathway stop movements by phasic excitation in the substantia nigra. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano et al.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 33 号: 17 ページ: 7583-7594
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4932-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of optogenetically activated striatal medium spiny neurons by Npas4 expression (2012)
  • 著者名/発表者名: Bepari AK, Sano H, Tamamaki N, Nambu A, Tanaka KF, Takebayashi H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(12) 号: 12 ページ: 140-140
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0052783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, K. Matsui, T. Sasaki. H. Sano, S. Sugio, K. Fan, K. Ikenaka, R. Hen, J. Nakai, Y. Yanagawa, H. Hasuwa, K. Deisseroth, A. Yamanaka
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 2 号: 2 ページ: 397-406
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.06.011
  • 査読あり
• [学会発表] Physiological roles of striatal projection neurons in voluntary movements. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiromi
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] Striatopallidal neurons attenuate motor activity through the phasic response pattern in the basal ganglia (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: NEUROSCIENCE 2012
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana, USA
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] Young Investigator Colloquia: Neurodegeneration Pathophysiology and therapy for basal ganglia disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Chiken S, Murata M, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: The 11th Biennial Meeting of the Asian Pacific Society for Neurochemistry (APSN2012), The 55th Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2012-10-02
• [学会発表] Selective activation of cortico-striatal projections by using optogenetics with retrograde gene transfer (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Kato S, Chiken S, Kobayashi K, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 光遺伝学を応用した大脳皮質-線条体経路の神経生理機能の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、加藤成樹、知見聡美、小林憲 太、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] Striatopallidal neurons regulate motor activity through cortically evoked response patterns in the substantia nigra pars reticulata (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Chiken S, Hikida T, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本市
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] Striatopallidal neurons attenuate motor activity through the phasic response pattern in the basal ganglia. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiromi
  • 学会等名: NEUROSCIENCE 2012
  • 発表場所: The Ernest N. Morial Convention Center （New Orleans, USA）
• [学会発表] Pathophysiology and therapy for basal ganglia disease. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiromi
  • 学会等名: The 11th Biennial Meeting of the Asian Pacific Society for Neurochemistry (APSN2012), The 55th Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市）
  • 招待講演
• [学会発表] Selective activation of cortico-striatal projections by using optogenetics with retrograde gene transfer. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiromi
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] 光遺伝学を応用した大脳皮質-線条体経路の神経生理機能の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台市）
• [学会発表] 線条体-淡蒼球投射ニューロンが制御する運動調節機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、疋田貴俊、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本文化会館（ 長野県）
• [学会発表] 線条体?淡蒼球投射ニューロンが制御する運動調節機能の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 第58回中部日本生理学会
  • 発表場所: 福井市
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Striatopallidal neurons regulate motor activity through response pattern in the external segment of globus pallidus and substantia nigra pars reticulata (2011)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 大脳基底核の生理機能解明への光遺伝学の応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、加藤成樹、知見聡美、小林憲太、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2011-08-22
• [学会発表] 大脳基底核の生理機能の解明への光遺伝学の応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、加藤成樹、小林憲太、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 神戸国際会議場（ 兵庫県）
• [学会発表] 線条体-淡蒼球投射ニューロンは淡蒼球外節および黒質網様部の応答パターンを介して運動を制御する (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（ 神奈川県）
• [学会発表] 線条体-淡蒼球投射ニューロンが制御する運動調節機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 第58回中部日本生理学会
  • 発表場所: 県民ホール（ 福井県）
• [備考] 生理学研究所ホームページ、プレスリリース
• [備考] 日本神経科学学会ホームページ、神経科学トピックス
  • URL: http://www.jnss.org/20130524-02/
• [備考] 日本生理学会ホームページ、サイエンストピックス
  • URL: http://physiology.jp/exec/page/stopics85/
• [備考] 日経産業新聞、2013年4月25日、11面、意思に反した手足の動きを抑える神経回路発見