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リズム間引き込み協調の神経回路基盤

公募研究

研究領域非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解
研究課題/領域番号 16H01613
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関大阪大学

研究代表者

木津川 尚史  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (10311193)

研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードリズム / Step-wheel / 走行 / 位相 / マウス / 線条体
研究実績の概要

本研究の目的は、連続運動の中での体の協調の仕組みの解明を目指している。運動個々の神経制御については比較的理解が進んでいるが、脳がそのような神経制御をどのように組み上げているのかは不明な点が多い。ステップホイール装置を用いて複雑な連続ステップをマウスに行わせ、マウス左右前肢ならびに口の動きを解析したところ、それぞれの動作はリズム(周期・位相)により連結されていることが解明された。したがって、連続運動において、周期・位相は体部位間協調における重要なパラメタと考えられる。そこで、周期・位相を表現する神経活動の探索を行った。これまでの研究から、ステップホイールを走行するマウスでは、大脳基底核線条体が活動していることがわかっていたので、その神経活動が周期・位相に関係しているかについて、周期解析用、位相解析用のペグパターンでマウスを走行させ、得られた神経活動を解析した。その結果、線条体神経細胞のうち、運足に反応する神経細胞の多くが周期・位相に反応して活動していることを見出した。具体的には、線条体神経細胞が①至適なタッチ間隔をもっていること(至適間隔)、②タッチ間隔のなかで特定の位置で最も活動しやすいという性質をもっていること(至適位相)、③至適位相は左右の前肢で異なっていること、を明らかにできた。
また、線条体の神経活動がどのように連続ステップを構築しているのかについて理解するために、線条体神経細胞を光刺激することによる走行への影響を解析した。線条体に存在する神経細胞サブタイプ(コリン性神経細胞、直接路、間接路神経細胞など)にCreを発現するトランスジェニックマウスにAAVを感染させ、チャネルロドプシン2(ChR2)やアーキロドプシン(Arch)を発現させ、走行を解析した。結果、特定の条件下で、運足の間隔が変化することを見出し、線条体が周期制御に直接関与している可能性を示した。

現在までの達成度 (段落)

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] MIT(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Universitat Magdaburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Learning new sequential stepping patterns requires striatal plasticity during the earliest phase of acquisition2017

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T., Nagata, M., Yagi, T., Graybiel, AM., Yamamori, T., Kitsukawa, T.
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci.

      巻: 45 号: 7 ページ: 901-911

    • DOI

      10.1111/ejn.13537

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recognition memory: Cellular evidence of a massive contribution of the LEC to familiarity and a lack of involvement of the hippocampal subfields CA1and CA32017

    • 著者名/発表者名
      Atucha E., Karew A., Kitsukawa T., Sauvage MM.
    • 雑誌名

      Hippocampus

      巻: 27 号: 10 ページ: 1083-1092

    • DOI

      10.1002/hipo.22754

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Striatal neurons encode the interval and phase of stepping in the step-wheel task2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Terashita, Toru Nakamura, Yasuo Kubota, Dan Hu, Takeshi Yagi, Ann M. Graybiel, Takashi Kitsukawa
    • 学会等名
      第41回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Rhythmic timing control of mice running in complex stepping patterns2019

    • 著者名/発表者名
      Kohjiro Hirokane, Toru Nakamura, Yasuo Kubota, Dan Hu, Takeshi Yagi, Ann M. Graybiel, Takashi Kitsukawa
    • 学会等名
      第42回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 線条体におけるドーパミン受容体D1Rとムスカリン受容体は加速式Step-Wheel課題での走運動に必要である2018

    • 著者名/発表者名
      中村徹、笹岡俊邦、八木健、木津川尚史
    • 学会等名
      第41回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-07-04   更新日: 2022-02-21  

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