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幼少期における困難へのレジリエンスに関する脳構造研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K14119
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分42040:実験動物学関連
研究機関公益財団法人実験動物中央研究所

研究代表者

関 布美子  公益財団法人実験動物中央研究所, ライブイメージングセンター, 主任 (40771407)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード脳発達 / MRI / マーモセット / fMRI / レジリエンス / オペラント課題 / 報酬
研究開始時の研究の概要

直面した困難に柔軟に適応できる能力をレジリエンスと言い、幼少期に困難な直面してもレジリエンスが高い人は健やかに発達する。この特徴を明らかにするためMRI研究もされているが、年齢層のばらつき、困難な経験による個人差が大きい。そこで本研究ではマーモセットをモデルとして高レジリエンスな脳の特徴をMRIにより見出すことを目指す。幼少時に親離別という困難を与え、若年期に困難への対応能力をオペラント課題と機能MRIで評価を行う。課題の試行数、意欲・報酬への反応を評価し高レジリエンス個体を定める。その個体の経時的MRIを遡及的に解析し特徴的な脳構造やその出現時期を同定する。

研究実績の概要

困難な出来事に直面した際に柔軟に適応できる能力をレジリエンスとし、幼少期に困難な経験をした際、精神疾患に罹患するリスクが高まったとしてもレジリエンスが高い人は健やかに発達すると言われている。脳画像を用いた調査も行われているが、困難な経験には個人差が大きいためバラツキが生じる。そのバラツキを実験動物を使用し最小限にすると、困難に強い脳の特徴が見出だせると考えた。
本年度は課題への意欲・報酬への反応を評価するための機能MRIの最適化を行った。オペラント課題に対してどのようなモチベーションで行っているか推定するためには課題を見ている際の脳活動を評価する必要がある。本年度は視覚刺激の機能MRIの立ち上げを行った。
また課題を行う際には正解した際などに報酬を与える必要がある。動物が好む報酬を与えることで課題に取り組む意欲があがると考えられる。本年度はどのような報酬が動物が好むのか匂いへの反応で推定するために嗅覚の機能MRIの最適化を行った。
親の離別モデルに関しては、離別の方法によって脳発達への影響が異なる可能性がデータ解析また他機関による研究の情報収集によって示唆された。

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

課題を連想できるような視覚刺激のfMRIを実施するために、視覚刺激の機能MRIを実施するためのシステム開発を行った。MRI内に磁性体を含む素材は使用できないため、3Dプリンターを使用しレジン素材のものを適用し、MRI内に画面を提示できるような道具を準備した。
報酬への反応を評価するため、嗅覚刺激のfMRIの最適化を行った。取得したデータを用いて匂いを感じた際にもっとも反応の出る画像補正の調整を行った。また比較のため嗅覚以外の感覚野の反応と比較し、嗅覚に関する領域に特化して、匂いを提示した際に信号上昇が認められることを確認した。
親の離別に関しては、親と離別することがあっても、兄弟等の他個体と同居し育つことによって脳形態に大きな影響が出ない可能性が示唆された。

今後の研究の推進方策

視覚弁別Go/No-Goをはじめとするオペラント課題についての検討を実施する。難易度が最初から高いと課題に取り組んでもらえない可能性があるため、難易度の調整を実施する。また、マーモセットにとっての理不尽な環境を構築する。1日目、2日目は正解後に報酬を与えるが、3日目は報酬を与えない条件は効果的かどうかを検証する。
また、課題を実施する際と機能MRIによる評価においてなるべく環境が乖離せず、機能MRI時に課題のことが連想できるような条件を検討し実施する。
また効果の高い報酬を提供するため、先行論文で使用されている報酬を候補に、嗅覚刺激による反応から側坐核の活動が上昇する報酬の同定を行う。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Commonality and variance of resting-state networks in common marmoset brains2024

    • 著者名/発表者名
      Muta Kanako、Haga Yawara、Hata Junichi、Kaneko Takaaki、Hagiya Kei、Komaki Yuji、Seki Fumiko、Yoshimaru Daisuke、Nakae Ken、Woodward Alexander、Gong Rui、Kishi Noriyuki、Okano Hideyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 8316-8316

    • DOI

      10.1038/s41598-024-58799-w

    • 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 common marmoset in biomedical research: experimental disease models and veterinary management2023

    • 著者名/発表者名
      INOUE Takashi、YURIMOTO Terumi、SEKI Fumiko、SATO Kenya、SASAKI Erika
    • 雑誌名

      Experimental Animals

      巻: 72 号: 2 ページ: 140-150

    • DOI

      10.1538/expanim.22-0107

    • ISSN
      0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
    • 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] Multi-modal brain magnetic resonance imaging database covering marmosets with a wide age range.2023

    • 著者名/発表者名
      2.Hata J, Nakae K, Tsukada H, Woodward A, Haga Y, Iida M, Uematsu A, Seki F, Ichinohe N, Gong R, Kaneko T, Yoshimaru D, Watakabe A, Abe H, Tani T, Hamda HT, Gutierrez CE, Skibbe H, Maeda M, Papazian F, Hagiya K, Kishi N, Ishii S, Doya K, Shimogori T, Yamamori T, Tanaka K, Okano HJ, Okano H.
    • 雑誌名

      Sci Data.

      巻: 10 号: 1 ページ: 221-221

    • DOI

      10.1038/s41597-023-02121-2

    • 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] A novel micro-ECoG recording method for recording multisensory neural activity from the parietal to temporal cortices in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Setogawa Susumu、Kanda Ryota、Tada Shuto、Hikima Takuya、Saitoh Yoshito、Ishikawa Mikiko、Nakada Satoshi、Seki Fumiko、Hikishima Keigo、Matsumoto Hideyuki、Mizuseki Kenji、Fukayama Osamu、Osanai Makoto、Sekiguchi Hiroto、Ohkawa Noriaki
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 16 号: 1 ページ: 38-38

    • DOI

      10.1186/s13041-023-01019-9

    • 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
  • [学会発表] Multidimensional investigation of influence of rearing environment on development in common marmoset2023

    • 著者名/発表者名
      Seki F, Inoue T, Yurimoto T, Mukasa K, Togashi A, Muraoka T, Komaki Y, Kurotaki Y, Sasaki E
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マーモセットにおける生涯にわたる脳体積計測による発達~老化の評価2023

    • 著者名/発表者名
      関布美子 山田知歩子 小牧裕司 時杉知佳 村岡俊典 黒滝陽子 井上貴史 圦本晃海 向笠圭亮 佐々木絵美 佐々木えりか
    • 学会等名
      第31回サル疾病ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] マーモセットにおける脳体積計測による発達~老化の評価2023

    • 著者名/発表者名
      関布美子、山田知歩子、小牧裕司、時杉知佳、村岡俊典、黒滝陽子、井上貴史、圦本晃海、向笠圭亮、佐々木えりか
    • 学会等名
      第12回 マーモセット研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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