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脳神経回路維持の基盤となる睡眠依存性のシナプス可塑性

研究課題

研究課題/領域番号 26507001
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 睡眠科学
研究機関東北工業大学 (2015-2017)
東北大学 (2014)

研究代表者

辛島 彰洋  東北工業大学, 工学部, 准教授 (40374988)

研究協力者 中村 有孝  
安斎 友花  
塚田 僚  
益田 幸輝  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードシナプス可塑性 / AMPA 受容体 / 睡眠-覚醒 / シナプスホメオスタシス / 睡眠 / シナプス結合 / AMPA受容体 / パッチクランプ / ホメオスタシス / 感覚応答 / 海馬 / 大脳皮質 / 神経回路 / ノンレム睡眠 / 断眠 / 脳波解析 / 覚醒
研究成果の概要

本研究では、以下に記すように、睡眠-覚醒状態に依存したシナプス結合の可塑的変化が大脳皮質と海馬で観測されことを示し、そのメカニズムに迫ることができた。
大脳皮質では、体性感覚野スライス標本を用いたin vitroパッチクランプ実験と、体性感覚応答を覚醒時と睡眠時で比較するin vivo実験を行った。覚醒時にシナプス結合が増強し、睡眠中には減弱していることを示す結果が得られた。さらに、感覚遮断実験により、覚醒時の増強が経験依存的である可能性を示した。大脳皮質と同様に海馬CA1領域でも、in vitro実験も行い、覚醒時にシナプス結合が増強していることやその増強が経験依存的である可能性を示した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 睡眠時神経活動と睡眠-覚醒制御機構の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 中尾光之
    • 雑誌名

      医薬ジャーナル

      巻: 53 ページ: 109-115

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of Light Source Noise from Optical Intrinsic Signals of Mouse Neocortex by using Independent Component Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuto Yoshida, Daiki Nakagawa, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama
    • 雑誌名

      Proc. 37th Annual International Conference of the IEEE EMBS

      巻: 37 ページ: 6277-6280

    • DOI

      10.1109/embc.2015.7319827

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 技能課題が睡眠時に観測される自発脳波に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      塚田僚. 辛島彰洋. 安齋友花, 片山統裕, 中尾光之
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 115 ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Targeted Subcortical Nerve Recruitment by Controlling the Waveform of Electrical Stimulation for MRI-guided Surgical Ablation2014

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 3 号: 0 ページ: 139-146

    • DOI

      10.14326/abe.3.139

    • NAID

      130005001709

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Entrainability of cell cycle oscillator models with exponential growth of cell mass2014

    • 著者名/発表者名
      Mitsuyuki Nakao, Tsog-Erdene Enkhkhudulmur, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima
    • 雑誌名

      Proc. 36th Annual International Conference of the IEEE EMBS

      巻: 36 ページ: 6826-6829

    • DOI

      10.1109/embc.2014.6945196

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ウレタン麻酔下マウスの大脳皮質における緑色自家蛍光と自発脳波の相関関係2014

    • 著者名/発表者名
      片山統裕, 中川大輝, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 50 ページ: 602-607

    • NAID

      130004679652

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 振動子と神経学2014

    • 著者名/発表者名
      中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 32 ページ: 738-742

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Elevated sleep EEG power in delta band after skilled reaching task in rats2017

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      静岡県浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of sleep on expression of Ca-permeable AMPA receptors in rat hippocampal CA1 region2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, A. Karashima, N. Katayama, H. Tsubokawa, A. Nakamura, M. Nakao
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      静岡県浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠-覚醒状態に依存した海馬神経回路におけるシナプスホメオスタシス2017

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 益田幸輝, 片山統裕, 坪川宏, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第42回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sleep-Wake State-Dependent Synaptic Plasticity in the Hippocampus2017

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, Y. Masuda, N. Katayama, H. Tsubokawa, M. Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sleep-Wake State Dependence of Ca-permeable AMPA Receptor Expression in the Rat Cortex and Hippocampus.2017

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, Y. Masuda, A. Nakamura, H. Tsubokawa, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      47th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質および海馬における睡眠に依存したシナプスホメオスタシス2017

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 益田幸輝, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sleep-Wake State Dependent Reorganization of Cortical Excitatory Circuits2016

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, Y. Masuda, A. Nakamura, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      計測自動制御学会 ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016
    • 発表場所
      大阪府大阪市
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Sleep-Wake Dependent Changes in Synaptic AMPA Receptor Plasticity in Rat Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, A. Nakamura, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      European Sleep Research Society 2016 Congress
    • 発表場所
      イタリア ボローニャ市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Sleep Deprivation on Expression of Ca-Permeable AMPA Receptors in Rat Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      K. Masuda, A. Karashima, A. Nakamura, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2016
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Interhemispheric Asymmetry of Sleep EEG Following Skilled Reaching Task in Rats.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2016
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Interhemispheric Asymmetry of Sleep EEG Following Skilled Reaching Task in Rats.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Sleep Deprivation on Expression of Ca-Permeable AMPA Receptors in Rat Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      K. Masuda, A. Karashima, A. Nakamura, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 短時間の断眠によるAMPA型グルタミン酸受容体の量への影響2016

    • 著者名/発表者名
      益田幸輝, 辛島彰洋, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第41回定期学術集会
    • 発表場所
      東京都新宿区
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動トレーニング後の部分断眠がその後の技能向上に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 塚田僚, 安齋友花, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第41回定期学術集会
    • 発表場所
      東京都新宿区
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動とトレーニング後の部分断眠がその後の技能向上に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 塚田僚, 安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第41回定期学術集会
    • 発表場所
      東京都新宿区
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 内因性光イメージングと独立成分分析に基づくマウスの機能的脳地図の推定2015

    • 著者名/発表者名
      吉田侑冬,片山統裕,中川大輝,辛島彰洋,中尾光之
    • 学会等名
      第30回生体・生理光学シンポジウム
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Computer simulations of distance selective recruitment of myelinated nerve fibers in central nervous system by electrical stimulation2015

    • 著者名/発表者名
      A. Sato, N. Katayama, A. Ueno, A. Karashima, M. Nakao,
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Somatosensory Feedback on Behavior of Mouse in the Virtual Reality Environment2015

    • 著者名/発表者名
      N. Katayama, T. Araya, Y. Yoshida, A. Karashima, M. Nakao
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Transcranial Green-reflected-light Macro Imaging of Spontaneous Cortical Activities in Unanesthetized Mice2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, N. Katayama, D. Nakagawa, A. Karashima, M. Nakao
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 経頭蓋フラビン蛍光イメージング法によるマウス大脳皮質自発性活動の睡眠状態依存性解析2015

    • 著者名/発表者名
      片山統裕, 中川大輝, 吉田侑冬, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第40回定期学術集会
    • 発表場所
      宇都宮市
    • 年月日
      2015-07-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動技能課題直後に観測される使用依存的なノンレム睡眠時デルタ波パワーの増大2015

    • 著者名/発表者名
      塚田僚, 安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第40回定期学術集会
    • 発表場所
      宇都宮市
    • 年月日
      2015-07-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動技能課題後に観測される使用依存的なノンレム睡眠時徐波パワーの増大とその神経基盤2015

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋
    • 学会等名
      日本睡眠学会第40回定期学術集会
    • 発表場所
      宇都宮市
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 睡眠状態に依存した大脳皮質神経回路の再編成2015

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第40回定期学術集会
    • 発表場所
      宇都宮市
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 勤労者の睡眠時脳波および心拍変動ダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      北山裕貴, 辛島彰洋, 重藤和英, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本生体医工学専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会第51回研究会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-12-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動技能学習がラット運動野の睡眠時脳波ダイナミクスに与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      MEとバイオサイバネティックス研究会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠-覚醒状態に依存した神経可塑性のメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      第46回東北生理談話会
    • 発表場所
      福島市
    • 年月日
      2014-10-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動学習がノンレム睡眠時に観測される徐波に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      第46回東北生理談話会
    • 発表場所
      福島市
    • 年月日
      2014-10-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Targeted subcortical nerve recruitment by controlling waveform of electrical stimulation for MRI-guided surgical ablation2014

    • 著者名/発表者名
      Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2014
    • 発表場所
      東京都小金井市
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 概日リズムによる細胞周期の制御と細胞増殖ダイナミクスのシミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      井ノ川広, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of computational processing of physical interaction between a mouse and a wall in the virtual environment for mouse2014

    • 著者名/発表者名
      Toshio Araya, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相反応しない振動子2014

    • 著者名/発表者名
      中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] State-dependencies of auditory evoked potentials during NREM sleep disclose their neurophysiological origins2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama
    • 学会等名
      22nd Congress of the European Sleep Research Society
    • 発表場所
      Tallinn (Estonia)
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Correlation between neocortical green-autofluorescence and EEG delta activity of urethane anesthetized mice2014

    • 著者名/発表者名
      Daiki Nakagawa, Norihiro Katayama, Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2014
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Sleep-wake state-dependent changes in expression of Ca2+ permeable AMPA receptors in adolescent rat barrel cortex2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Karashima, Aritaka Nakamura, Norihiro Katayama, Hiroshi Tsubokawa, Mitsuyuki Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2014
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠-覚醒状態に依存した大脳質皮質内神経伝達の変化2014

    • 著者名/発表者名
      塚田僚, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第39 回定期学術集会
    • 発表場所
      徳島市
    • 年月日
      2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 企図した時刻に起床するストレスが睡眠に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      北山裕貴,辛島彰洋,向田寛美,重藤和英,片山統裕,中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第39 回定期学術集会
    • 発表場所
      徳島市
    • 年月日
      2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 大脳皮質デルタ波活動の新しいイメージング解析法2014

    • 著者名/発表者名
      片山統裕, 中川大輝, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第39 回定期学術集会
    • 発表場所
      徳島市
    • 年月日
      2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠-覚醒状態に依存した興奮性シナプス結合の可塑的変化2014

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋,中村有孝,片山統裕,中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第39 回定期学術集会
    • 発表場所
      徳島市
    • 年月日
      2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス用バーチャルリアリティ行動実験系のための体性感覚ディスプレイの基礎的研究2014

    • 著者名/発表者名
      吉田侑冬, 片山統裕, 新谷俊夫, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 学会等名
      第53回生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 眠気が聴覚の周波数応答特性に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 向田寛美, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      第53回生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] フラビン緑色自家蛍光を利用した自発脳活動の機能イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      片山統裕, 中川大輝, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之
    • 学会等名
      第53回生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-06-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] Sleep Models, in Sleep Medicine2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuyuki Nakao, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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