偏桃体からのフィードバックが腹側視覚野の質感表現に及ぼす影響

• 研究領域: 多様な質感認識の科学的解明と革新的質感技術の創出
• 研究課題/領域番号: 18H05018
• 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
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 宮川 尚久 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員(任常) (60415312)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 霊長類 / 視覚 / 情動 / 腹側視覚皮質 / 扁桃体 / 化学遺伝学 / 電気生理 / 物体視 / 腹側視覚野 / 腹側視覚系

研究実績の概要

本研究では、情動関連情報の脳内処理中枢である扁桃体が、大脳皮質視覚野における視覚情報処理に及ぼす影響を評価するため、世界でも例の少ないマカクザルでの化学遺伝学：DREADD（Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs）を駆使した研究を行っている。他のグループより発表された最新の研究でDREADD技術の根幹となる選択的薬剤の作用に疑義が生じたため、我々はまず新規の選択的作用薬の開発と評価を行った。我々が新規アゴニストとして発表したデスクロロクロザピン(DCZ)は、これまでの薬剤と比較して非常に優れた脳内移行性および受容体活性化能を持ち、またDREADD受容体以外への非特異的結合も低い優れた薬剤であることを確認した（Nature Neuroscience, in press）。次に、この新規アゴニストDCZおよび興奮性化学遺伝学受容体hM3Dqを用いてマカクザル扁桃体の神経活動を賦活化させたうえで、腹側視覚皮質に生じる視覚情報処理の変容について解析した。脳の腹側視覚皮質を広範囲で覆う表面脳波電極(ECoG)を留置し、サルが注視課題を遂行している際に、情動的質感特徴（恐怖顔、ヘビ、クモなど）を含む刺激画像セットを視覚提示した際の視覚応答性神経活動パターンを計測した。化学遺伝学アゴニストDCZ投与により扁桃体神経活動の持続的賦活化を引き起こすと、腹側視覚野が、1)顔選択性領域において顔画像に対する視覚応答を減弱させること、2)中立表情顔と脅威表情の画像に対する視覚応答の差を消失させること、をECoGによる視覚応答性神経活動パターンより見出した。また、2頭の動物で同じ傾向があることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of North Carolina/Mount Sinai Cent. Therapeutic Discovery(米国)
• [雑誌論文] Deschloroclozapine, a potent and selective chemogenetic actuator enables rapid neuronal and behavioral modulations in mice and monkeys (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y, Miyakawa N, Takuwa H, Hori Y, Oyama K, Ji B, Takahashi M, Huang XP, Slocum ST, DiBerto JF, Urushihata T, Xiong Y, Hirabayashi T, Fujimoto A, Mimura K, English JG, Liu J, Inoue K, Kumata K, Seki C, Ono M, Shimojo M, Zhang MR, Tomita Y, Nakahara J, Suhara T, Takada M, Higuchi M, Jin J, Roth BL, Minamimoto T
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 扁桃体神経活動が腹側視覚野における他者の顔・表情の神経表現に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久, 永井 裕司, 堀 由紀子, 南本 敬史
  • 学会等名: 生理研研究会「行動の多様性を支える神経基盤とその動作様式の解明」
• [学会発表] Amygdala dysfunction specifically disrupts socio-emotional representation in macaque ventral visual cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa N, Nagai Y, Hori Y, Matsuo T, Suzuki T, Inoue K, Takada M, Suhara T, Kawasaki, K, Minamimoto T
  • 学会等名: International Symposium "Past, Present and Future of Shitsukan Science and Technologies"
  • 国際学会
• [学会発表] DREADD inactivation reveals critical role of orbitofrontal cortex in reward-based adaptive decision-making in monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Oyama K, Hori Y, Nagai Y, Hirabayashi, T, Miyakawa N, Fujimoto A, Mimura K, Inoue K, Eldridge M, Saunders R, Suhara T, Takada M, Masato, H, Richmond, B, Minamimoto T
  • 学会等名: 第42回 日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] Neural coding of facial images with different skin textures in the temporal lobe of monkey (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Matsumoto N, Matsuda K, Kenichro Miura, Yamane S, Matsuo S, Yanai K, Eldridge M A G, Saunders R C, Richmond B J, Nagai Y, Miyakawa N, Minamimoto T, Okada M, Kawano K, Sugase-Miyamoto Y
  • 学会等名: 第42回 日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] Chemogenetic activation of the amygdala specifically disrupts the representation of socio-emotional information in the macaque ventral visual cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa N, Nagai Y, Hori Y, Matsuo T, Suzuki T, Inoue K, Takada M, Suhara T, Kawasaki, K, Minamimoto T
  • 学会等名: 第42回 日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] A novel ligand “deschloroclozapine” selectively visualizes and activates chemogenetic receptors in non-human primates (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y., Miyakawa N, Takuwa H., Hori Y., Oyama K., Ji B., Takahashi M., Huang X.-P., Slocum S. T., Xiong Y., Hirabayashi T., Fujimoto A., Mimura K., English J. G., Liu J., Inoue K.-i., Kumata K., Seki C., Ono M., Shimojo M., Zhang M.-R., Tomita Y., Suhara T., Takada M., Higuchi M., Jin J., Roth B. L., and Minamimoto T
  • 学会等名: Brain and BrainPET 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of reward prediction error on value-based decision-making (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Fujimoto, Yuji Nagai, Yukiko Hori, Kei Oyama, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto
  • 学会等名: International workshop on “Monitoring and manipulating brain function in non-human primates”
• [学会発表] PET imaging of selective control of neural activity with a novel DREADD agonist (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Bin Ji, Yukiko Hori, …, Takafumi Minamimoto
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 内因性光計測法によるコモンマーモセット・上側頭溝における他者行動表現の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 航, 谷 利樹, 速水 琢, 坂野 拓, 宮川 尚久, 阿部 央, 渡邉 恵, 益子 宏美, 一戸 紀孝
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 扁桃体からのフィードバックが腹側視覚野の視覚表現に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久, 永井 裕司, 南本 敬史
  • 学会等名: 「質感のつどい」
• [学会発表] 扁桃体からの入力が腹側視覚野顔応答領域の顔表情表現に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久, 永井 裕司, 南本 敬史
  • 学会等名: 新学術領域「顔身体学」第3回領域会議
• [学会発表] 扁桃体からのフィードバックが腹側視覚野の質感神経表現に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久
  • 学会等名: 新学術領域「多元質感知」第6回領域班会議
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/nmiyakawa-ns/
• [産業財産権] 人工受容体に結合する新規化合物、人工受容体のイメージング方法、アゴニストまたはアンタゴニスト、治療薬、コンパニオン診断薬、神経細胞のイメージング方法 (2018)
  • 発明者名: 南本敬史, 永井裕司, 季斌, 宮川尚久, 樋口真人, 須原哲也
  • 権利者名: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018