霊長類・げっ歯類モデルでの脳深部振動と運動制御

2017 年度 実績報告書

• 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: 15H05873
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 南部 篤 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (80180553)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 脳・神経 / 脳神経疾患 / ソフトコンピューティング / 神経科学 / 生理学

研究実績の概要

パーキンソン病の病態を明らかにするため、ドーパミン作動性神経細胞に対する神経毒であるMPTP (1-methy-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) をニホンザルに投与し、パーキンソン病モデルサルを作製した。また、あらかじめ、大脳皮質一次運動野、補足運動野の上肢領域に刺激電極を埋めておく。覚醒下のサルにおいて、淡蒼球外節および内節に多点記録電極を挿入し、神経活動を記録する。大脳皮質一次運動野、補足運動野を電気刺激することにより、淡蒼球外節／内節の上肢支配領域を同定する。その後、多点記録電極を用い、複数のニューロンから神経活動の同時記録を行って相互相関を調べた。正常サルにおいては、同一の体部位局在から記録したにも拘らず、ほとんどの淡蒼球外節／内節ニューロンが相互相関を示さず、互いに独立に発火していた。一方、パーキンソン病モデルでは、多くの淡蒼球外節／内節ニューロン間で活動の相互相関がみられ、ベータ帯域の共振が生じていることがわかった。L-dopaを静脈内投与すると、パーキンソン病症状が改善されるが、その際、淡蒼球ニューロン活動の記録を行ってみると、淡蒼球外節／内節ニューロン間で観察された活動の相互相関とベータ帯域の共振がほとんど消失していた。これらのことから、淡蒼球ニューロンの同期活動やベータ帯域の共振が、パーキンソン病の症状発現に寄与していることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

霊長類モデル、げっ歯類モデルを使った研究が順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

最終年度にあたり、成果の取りまとめに積極的に取り組む。

研究成果

• [国際共同研究] HM CINAC(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: HM CINAC
• [国際共同研究] Lund大学/スウェーデン王立工科大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Lund大学/スウェーデン王立工科大学
• [国際共同研究] Washington大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington大学
• [雑誌論文] The effect of zonisamide on L-DOPA-induced dyskinesia in Parkinson’s disease model mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Nambu A
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 124 ページ: 171-180
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2019.01.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recruitment of calbindin into nigral dopamine neurons protects against drug-induced parkinsonism (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Miyachi S, Nishi K, Okado H, Nagai Y, Minamimoto T, Nambu A, Takada M
  • 雑誌名: Mov Disord 巻: 34(2) ページ: 200-209
  • DOI: 10.1002/mds.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensory nerve supports epithelial stem cell function in healing of corneal epithelium in mice: the role of trigeminal nerve transient receptor potential vanilloid 4 (2019)
  • 著者名/発表者名: Okada Y, Sumioka T, Ichikawa K, Sano H, Nambu A, Kobayashi K, Uchida K, Suzuki Y, Tominaga M, Reinach PS, Hirai SI, Jester JV, Miyajima M, Shirai K, Iwanishi H, Kao WW, Liu CY, and Saika S
  • 雑誌名: Lab Invest 巻: 99(2) ページ: 210-230
  • DOI: 10.1038/s41374-018-0118-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two-photon imaging of neuronal activity in motor cortex of marmosets during upper-limb movement tasks (2018)
  • 著者名/発表者名: Ebina T, Masamizu Y, Tanaka YR, Watakabe A, Hirakawa R, Hirayama Y, Hira R, Terada S, Koketsu D, Hikosaka K, Mizukami H, Nambu A, Sasaki E, Yamamori Y, Matsuzaki M
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 9(1) ページ: 1879
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04286-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring and updating of action selection for goal-directed behavior through the striatal direct and indirect pathways (2018)
  • 著者名/発表者名: Nonomura S, Nishizawa K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Kato S, Uchigashima M, Watanabe M, Yamanaka K, Enomoto K, Chiken S, Sano H, Soma S, Yoshida J, Samejima K, Ogawa M, Kobayashi K, Nambu A, Isomura Y, Kimura M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 99(6) ページ: 1302-1314.e5
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2018.08.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Length of myelin internodes of individual oligodendrocytes are controlled by microenvironment influenced by normal and input-deprived axonal activities in sensory deprived mouse models (2018)
  • 著者名/発表者名: Osanai Y, Shimizu T, Mori T, Hatanaka N, Kimori Y, Kobayashi K, Yoshimura Y, Nambu A, Ikenaka K
  • 雑誌名: Glia 巻: 66(11) ページ: 2514-2525
  • DOI: 10.1002/glia.23502
  • 査読あり
• [雑誌論文] New neurons use Slit-Robo signaling to migrate through the glial meshwork and approach the lesion for functional regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko N, Herranz-Perez V, Otsuka T, Sano H, Ohno N, Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Nambu A, Kawaguchi Y, Garcia-Verdugo JM, Sawamoto K
  • 雑誌名: Sci Adv 巻: 4(12) ページ: eaav0618
  • DOI: 10.1126/sciadv.aav0618.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Neurophysiological studies of motor-related areas in awake common monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Koketsu D, Nambu A
  • 学会等名: International Symposium of Brain/MINDS ISMB2019 (東京)
• [学会発表] Cortical control of subthalamic nucleus activity in awake monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: 11th Nagoya Global Retreat (Nagoya)
• [学会発表] マーモセット前頭連合野機能マッピングのための記憶課題の確立 (2019)
  • 著者名/発表者名: 纐纈大輔、南部篤
  • 学会等名: 第８回日本マーモセット研究会（東京）
• [学会発表] Parkinson’s disease as a network disorder (2019)
  • 著者名/発表者名: Nambu A
  • 学会等名: System Neuroscience Spring School 2019 (京都)
  • 招待講演
• [学会発表] 視床下核による運動制御：マカクザル視床下核の化学遺伝学的抑制による運動異常 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川拓
  • 学会等名: 平成30年度 京都大学 霊長類研究所 共同利用研究会（犬山）
  • 招待講演
• [学会発表] Physiological and anatomical organization of cortico-striatal inputs in the basal ganglia (2019)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Kobayashi K, Kato S, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress (神戸)
• [学会発表] How does the cerebellum control thalamocortical activity? (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress (神戸)
• [学会発表] 覚醒下マーモセットからの神経活動記録法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 南部 篤
  • 学会等名: 第８回日本マーモセット研究会（東京
  • 招待講演
• [学会発表] Neuronal responses and movements induced by concurrent activation of striatonigral and striatopallidal neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Sano H, Tanaka KF, Nambu A
  • 学会等名: FENS2018 (Berlin, Germany)
  • 国際学会
• [学会発表] Modulation of basal ganglia pathways after chronic L-dopa treatment in Parkinson`s disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Indriani Dwi Wahyu, Sano H, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: FENS2018 (Berlin, Germany)
  • 国際学会
• [学会発表] Cerebellar control of thalamocortical activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: FENS2018 (Berlin, Germany)
  • 国際学会
• [学会発表] Cortico-basal ganglia loop and movement disorders (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu A
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
  • 招待講演
• [学会発表] Chronic L-dopa treatment alters basal ganglia signaling in Parkinson’s disease model mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Indriani Dwi Wahyu, Sano H, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Cerebellar outputs modulate neuronal activity in the primary motor cortex during movement execution in macaque monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Sano N, Nakayama Y, Hoshi E, Chiken S, Nambu A, Nishimura Y
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Elucidation of motor control mechanism using genetically mice harboring tetracycline regulated expression on D1/D2 dopamine receptors (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasaoka T, Sato A, Chiken S, Okubo T, Abe M, Kawamura M, Saito N, Oda K, Sakuma T, Uchiyama S, Abe M, Tanaka M, Yamamoto Y, Jimbo Y, Sato T, Fujisawa N, Sakimura K, Nambu A
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Cortical control of monkey subthalamic nucleus by the hyperdirect and indirect pathways (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Identification of indirect pathway neurons and dopaminergic innervation in the rat dorsal striatum (2018)
  • 著者名/発表者名: Nonomura S, Kato S, Iguchi Y, Nishizawa K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Watanabe M, Kobayashi K, Isomura Y, Kimura M
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Silencing of FUS in common marmoset caudate induces shortening of fiber tracts accompanied with glial inflammation (2018)
  • 著者名/発表者名: Endo K, Ishigaki S, Watanabe H, Masamizu Y, Hatanaka N, Hata J, Watakabe A, Matsuzaki M, Nambu A, Okano H, Yamamori T, Katsuno M, Sobue G
  • 学会等名: 第４１回日本神経科学大会（神戸）
• [学会発表] Basal ganglia and cerebellar control of thalamocortical activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: 第２回NIPS-ARIHHP Joint orkshop Human High Performance-oriented Sports Neuroscience by Integrating Basic Neuroscience （岡崎）
• [学会発表] 大脳基底核による運動制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南部 篤
  • 学会等名: 第２回NIPS-ARIHHP Joint orkshop Human High Performance-oriented Sports Neuroscience by Integrating Basic Neuroscience （岡崎）
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳基底核による運動制御：マカクザル視床下核の化学遺伝学的な活動制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川拓、知見聡美、小林憲太、南部篤
  • 学会等名: 第33回日本大脳基底核研究会（東京）
• [学会発表] モデルマウスの神経活動からジストニアの病態生理を探る (2018)
  • 著者名/発表者名: 知見聡美、南部篤
  • 学会等名: 第33回日本大脳基底核研究会（東京）
• [学会発表] The role of hyperdirect and indirect pathways in the formation of cortically induced bi-phasic response in monkey subthalamic nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: 8th National Institute of Physiology - Nagoya University Graduate School of Medicine Joint symposium (Nagoya)
• [学会発表] How do the basal ganglia and cerebellum control thalamocortical activity? (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiken S
  • 学会等名: 8th Joint CIN-NIPS Symposium (Tuebingen)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Inhibitory center-excitatory surround" organization of the basal ganglia revealed by optogenetic stimulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu A
  • 学会等名: 8th Joint CIN-NIPS Symposium (Tuebingen)
• [学会発表] The impact of glutamatergic and GABAergic inputs to the subthalamic nucleus activity in monkey (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: McGill University and Natl Inst Physiol Sci Joint symposium (Okazaki)
• [学会発表] Parkinson’s disease as a network disorder (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu A
  • 学会等名: Symposio Cajal 2018 (Madrid, Spain)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Parkinson’s disease as a network disorder (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu A
  • 学会等名: XXXVI Annual Meeting of Indian Academy of Neuroscience (Varanasi, India)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Silencing of FUS in the caudate nucleus of non-human primates induces disruption of its fiber bundles (2018)
  • 著者名/発表者名: Endo K, Ishigaki S, Hatanaka N, Hata J, Watanabe H, Katsuno M, Nambu A, Okano H, Yamamori T, Sobue G
  • 学会等名: Neuroscience 2018 (San Diego)
• [学会発表] Cerebellar outputs contribute to the activity of the primary motor cortex during arm-reaching movement in macaque monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Sano N, Nakayama Y, Hoshi E, Chiken S, Nambu A, Nishimura Y
  • 学会等名: Neuroscience 2018 (San Diego)
• [学会発表] The chemogenetic suppression of the primate subthalamic nucleus impairs voluntary movements by disturbing the firing pattern in the internal segment of the globus pallidus (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
  • 学会等名: Neuroscience 2018 (San Diego)
• [学会発表] The impact of glutamatergic and GABAergic inputs to the subthalamic nucleus activity in monkey (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Kita H, Nambu A
  • 学会等名: Neuroscience 2018 (San Diego)
• [学会発表] Glutamatergic and GABAergic controls of the subthalamic nucleus activity in monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: 30th Annual Basal Ganglia Function Research Association meeting (Aizu-Wakamatsu, Fukushima)
• [学会発表] The role of hyperdirect and indirect pathways in the formation of cortically induced bi-phasic response in monkey subthalamic nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A
  • 学会等名: Life Science Retreat 2018 (Yamanashi, Lake-Kawaguchiko)
• [学会発表] Correlated activity in the globus pallidus of normal and MPTP-treated Parkinson's disease monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Woranan Wongmassang
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて」（岡崎）
  • 招待講演
• [学会発表] Na pump dysfunction may cause dystonia by enhancing cortico-striato-pallidal neurotransmission (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu A, Chiken S
  • 学会等名: 第４１回日本分子生物学会年会（横浜）
• [学会発表] モデル動物の神経活動からジストニアの病態を考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 知見聡美、南部篤
  • 学会等名: 第17回ジストニア研究会（東京）
  • 招待講演
• [備考] 生理学研究所 生体システム研究部門 wen site
  • URL: http://www.nips.ac.jp/sysnp