運動、報酬に基づく学習の制御における大脳基底核の神経生理学的役割の解明

• 研究課題/領域番号: 25351002
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳計測科学
• 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)
• 研究協力者: 小林 憲太 ; 小林 和人 ; 加藤 成樹 ; 田中 謙二
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 大脳基底核 / 随意運動 / 光遺伝学 / 線条体 / 神経生理学 / 運動 / 大脳皮質運動野

研究成果の概要

大脳基底核は運動、運動学習、報酬予測、情動などの制御に重要であることがよく知られている。本研究では、大脳基底核を構成する線条体投射ニューロン、線条体－淡蒼球投射ニューロン、線条体－黒質投射ニューロン、大脳皮質-線条体路の4種類の経路に注目し、これらの経路に興奮性の光駆動性イオンチャネルであるchannelrhodopsin-2を発現させ、光照射により経路特異的な興奮を誘導した。そして、出力核である黒質網様部での神経活動の記録と行動変化の観察を行った。
その結果、各経路の興奮誘導に応じて黒質網様部では二相性、あるいは三相性の一過性の応答が認められた。さらに、興奮誘導に応じて運動の変化も認められた。

研究成果

• [雑誌論文] Zonisamide reduces nigrostriatal dopaminergic neurodegeneration in a mouse genetic model of Parkinson's disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Murata M, Nambu A.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 134(2) 号: 2 ページ: 371-381
  • DOI: 10.1111/jnc.13116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Disruption of actin-binding domain-containing Dystonin protein causes dystonia musculorum in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Horie, M., Watanabe, K., Bepari, A. K., Nashimoto, J., Araki, K., Sano, H., Chiken, S., Nambu, A., Ono, K., Ikenaka, K., Kakita, A., Yamamura, K. and Takebayashi, H.
  • 雑誌名: Eur. J Neurosci. 巻: 40 号: 10 ページ: 3458-3471
  • DOI: 10.1111/ejn.12711
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無動、寡動、舞踏運動の病態生理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、南部篤
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 32 ページ: 80-82
• [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
• [学会発表] Concurrent activation of striatonigral and striatopallidal neurons facilitates movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Sano, Kenji F Tanaka, Atsushi Nambu
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Adeno-associated virus-mediated gene transduction of taste cells in vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: Makiko Kashio, Akiyuki Taruno, Hongxin Sun, Kenta Kobayashi, Hiromi Sano, Atsushi Nambu, Yoshinori Marunaka
  • 学会等名: 第17回嗅覚・味覚国際シンポジウム 第50回日本味と匂い学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-06-05
• [学会発表] マウス神経麻痺性角膜症モデルに対する三叉神経節でのTRPV4強制発現による治療効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田 由香、佐野 裕美、小林 憲太、富永 真琴、南部 篤、雑賀 司珠也
  • 学会等名: 第120回日本眼科学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター/東北大学百周年記念会館（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-04-07
• [学会発表] Physiological roles of striatal projection neurons in voluntary movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Sano, Kenji F Tanaka, Atsushi Nambu
  • 学会等名: ACS2016
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際学会
• [学会発表] ジストニアモデルマウスの筋電図解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐野 裕美
  • 学会等名: 第5回新潟脳研ー生理研合同シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎カンファランスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-03-01
• [学会発表] ドーパミンニューロンに対するゾニサミドの神経保護作用～遺伝子組換えマウスを用いた基礎研究～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐野 裕美
  • 学会等名: Happy Face Sseminar
  • 発表場所: 名古屋マリオットアソシアホテル（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] Basal ganglia and cerebellar control of thalamocortical activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Satomi Chiken, Hiromi Sano, Yasuo Kawaguchi, Minoru Kimura, Atsushi Nambu
  • 学会等名: 8th FAOPS Congress
  • 発表場所: バンコク（タイ）
  • 年月日: 2015-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] Physiological roles of striatal projection neurons in voluntary movement (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Sano
  • 学会等名: The 5th NIPS-CIN Joint Symposium
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] Cortically induced responses in the basal ganglia through the cortico-striatal neurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Sano, Kenta Kobayashi, Satomi Chiken, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, Atsushi Nambu
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: シカゴ（米国）
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 抗パーキンソン病薬ゾニサミドの神経保護作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐野 裕美
  • 学会等名: 第5回名古屋大学医学研究科・生理学研究所合同シンポジウム
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Basal ganglia activity in a mouse model of dyskinesia (2015)
  • 著者名/発表者名: Indriani Dwi Wahyu, Hiromi Sano, Satomi Chicken, Atsushi Nambu
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 皮質質運動野を光刺激することで得られる大脳基底核の反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 充宣、佐野 裕美、知見 聡美、小倉 光博、中尾 直之、南部 篤
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] ジストニアモデルマウスを用いたジストニア症状と前庭神経核および脳幹網様体との関係について (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀江 正男、佐野 裕美、知見 聡美、小林 憲太 、小野 勝彦、南部 篤、竹林 浩秀
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] ジストニン変異マウス脳の組織学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀江正男、渡辺啓介、佐野裕美、梨本淳一郎、知見聡美、南部篤、小野勝彦、池中一裕、柿田明美、竹林浩秀
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会総会･全国学術集会 第92回 日本生理学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] Physiological roles of striatopallidal neurons in voluntary movements (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Chiken S, Tanaka FK, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: NBNI2014
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-12-18 – 2014-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] Physiological roles of cortico-striatal neurons in the basal ganglia (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 第4回生理学研究所名古屋大学医学系研究科合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] Zonisamide prevents neurodegeneration in nigrostriatal dopaminergic neurons in a mouse genetic model of Parkinson’s disease through brain-derived neurotrophic factor signaling pathway (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Murata M, Nambu A
  • 学会等名: Neuroscience2014
  • 発表場所: ワシントンDC（米国）
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] 大脳皮質－線条体ニューロンの神経生理学的役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、小林憲太、加藤成樹、小林和人、南部篤
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] ジストニン欠損マウス脳の組織学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江正男、渡辺啓介、佐野裕美、梨本淳一郎、知見聡美、南部篤、小野勝彦、池中一裕、柿田明美、竹林浩秀
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 大脳皮質－大脳基底核神経回路が制御する運動機能の解明を目指した光遺伝学の利用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美
  • 学会等名: 光操作研究会 in 東北大学 2014、技術検討会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] Physiological roles of cortico-striatal neurons in voluntary movements (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: ミラノ（イタリア）
  • 年月日: 2014-07-05 – 2014-07-09
• [学会発表] Physiological roles of corticostriatal neurons in the basal ganglia (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 2014 NIPS-KU/YU Symposium
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-02
• [学会発表] 大脳基底核が制御する運動機能の解明を目指して～分子生物学的手法を利用した挑戦～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美
  • 学会等名: グローバルネットワークによる脳情報処理
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] 線条体投射ニューロンが制御する運動調節機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美
  • 学会等名: 新潟脳研―生理研合同シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県）
• [学会発表] 運動制御における線条体投射ニューロンの生理学的役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、知見聡美、小林和人、田中謙二、南部篤
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
  • 招待講演
• [学会発表] Selective elimination of indirect pathway neurons in the ventral striatum (2013)
  • 著者名/発表者名: Takiue H, Xu M, Sano H , Uchigashima M, Watanabe M, Okano H, Mimura M, Tanaka K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
• [学会発表] High level expression of channelrhodopsin gene in specific neural pathways induced by double transduction system with the HiRet vector. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukabori R, Kato S, Kobayashi K, Sano H, Nambu A, Yawo H, Isomura Y, Kobayashi K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
• [学会発表] Concurrent activation of striatal direct and indirect projection neurons by using optogenetics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Tanaka KF, Nambu A
  • 学会等名: Neural Oscillation Conference
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県）
• [学会発表] 線条体投射ニューロンの運動制御における役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、田中謙二、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: 名古屋国際会議場（愛知県）
• [学会発表] Physiological roles of cortico-striatal and striatal projections in voluntary movements. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano H
  • 学会等名: Optogenetics 2013
  • 発表場所: 慶應義塾大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Concurrent activation of striatal direct and indirect projection neurons by using optogenetics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Tanaka KF, Nambu A
  • 学会等名: NIPS-CIN Joint Neuroscience Symposium
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県）
• [図書] 分子脳科学 三品昌美編 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐野裕美、小林和人、南部篤
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: 化学同人
• [備考] パーキンソン病の治療薬であるゾニサミドが、 ドーパミン神経細胞を保護することを発見
  • URL: http://www.nips.ac.jp/release/2015/05/post_294.html