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2018 年度 実績報告書

マルチスケールカルシウムイメージングによるパーキンソン病発症機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K08486
研究機関大阪大学

研究代表者

小山内 実  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90286419)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード大脳基底核 / 線条体 / パーキンソン病 / カルシウムイメージング / MRI / 脳・神経 / 生理学
研究実績の概要

パーキンソン病は、大脳基底核線条体におけるドーパミンの枯渇により発症する難治性の神経疾患であり、その発症機序の解明は急務である。この疾患は線条体をはじめとした大脳基底核における神経活動の変化によるものと考えられているが、脳のどの部位のどのような活動の変化が病態と関連しているのかは明らかになっていない。そもそも、健常時の線条体を含む大脳基底核の神経活動様式ですら必ずしも明らかではない。そこで、in vivo および in vitro イメージングによる神経活動のマルチスケール解析を行う。また、病態の重篤度を行動学的に定量化し、病態と脳の各領域での神経活動の異常との関係を明らかにすることを目的として以下の研究を行った。
1. 脳内マンガン (Mn2+) 動態の計測を行い、定量的活動依存性マンガン造影 MRI (qAIM-MRI) による神経活動計測法の最適化を行った。
2. パーキンソン病と同様の運動症状を呈するとの報告がある D1 ドーパミン受容体 (D1 受容体) コンディショナルノックダウンマウス (D1R-KD マウス) に対して、種々の運動能力試験及び qAIM-MRI による全脳神経活動計測を行った。その結果、D1R-KD マウスでは、健常時に比べ、運動能力の低下及び、脳内の複数の領域で神経活動の異常が見いだされた。
3. 実験計画に挙げた「細胞の活動変化と機能的ネットワーク構造変化の解明」として、線条体投射ニューロンである直接路ニューロンあるいは間接路ニューロンに、蛍光タンパク質 YFP を発現している D1R-YFP、D2R-YFP マウスを用いて、カルシウムイメージング法により直接路ニューロン、間接路ニューロンの入出力特性を詳細に検討した。その結果、直接路ニューロンと間接路ニューロンとでは、発火特性の入力周波数依存性が異なることが分かった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Differential characteristics of D1 and D2-type medium spiny neuron via cortico-striatal stimulation.2019

    • 著者名/発表者名
      Inagaki R, Sasagawa M, Homma N, Osanai M
    • 学会等名
      9th FAOPS Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Circuitry changes in Parkinson’s disease assessed by qAIM-MRI.2019

    • 著者名/発表者名
      Osanai M, Kikuta S, Moiloa P, Tanihira H, Homma N
    • 学会等名
      9th FAOPS Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of spatiotemporal neural network to segment low contrast calcium fluorescence images.2019

    • 著者名/発表者名
      Moiloa P, Homma N, Osanai M
    • 学会等名
      9th FAOPS Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] ドーパミン D1 受容体ノックダウンマウスのマルチモーダル解析.2019

    • 著者名/発表者名
      小山内 実
    • 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「先端技術の導入による霊長類脳科学の進展と新たな概念の創出」
  • [学会発表] HPC-1/syntaxin 1A regulates the cortical signal propagation by affecting the GABAergic transmission.2018

    • 著者名/発表者名
      Osanai M, Matsumura A, Fujiwara T, Kikuta S, Yagi T, Akagawa K
    • 学会等名
      11th FENS Forum of Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] 定量的活動依存性マンガン造影 MRI の原理とその応用.2018

    • 著者名/発表者名
      小山内 実
    • 学会等名
      新潟脳神経研究会特別例会
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-scale and multi-dimmensional analysis for unraveling brain functions.2018

    • 著者名/発表者名
      小山内 実
    • 学会等名
      平成 30 年度 第 2 回 大脳基底核機能研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of U-Net deep learning architecture for segmenting low contrast calcium fluorescence images stacks of neurons.2018

    • 著者名/発表者名
      Moiloa P, Homma N, Osanai M
    • 学会等名
      第 41 回日本神経科学大会
  • [学会発表] Optimization of the parameters for activation-induced manganese-enhanced MRI2018

    • 著者名/発表者名
      Tanihira H, Kikuta S, Fujiwara T, Homma N, Osanai M
    • 学会等名
      第 41 回日本神経科学大会
  • [学会発表] Analysis of brain activity under the formalin-induced nociception in mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Inami C, Tanihira H, Kikuta S, Kume K, Osanai M, Ohsawa M
    • 学会等名
      第 41 回日本神経科学大会
  • [学会発表] Integarting neuronal ensembles constitute and replay hippocampal engram.2018

    • 著者名/発表者名
      Ghandour K, Ohkawa N, Fung CCA, Asai H, Saitoh Y, Takekawa T, Okubo-Suzuki R, Soya S, Nishizono H, Matsuo M, Sato M, Ohkura M, Nakai J, Hayashi Y, Sakurai T, Osanai M, Kitamura T, Fukai T, Inokuchi K
    • 学会等名
      第 41 回日本神経科学大会
  • [学会発表] Whole-brain activity history omaging by quantitative activation-induced manganese-enhanced MRI.2018

    • 著者名/発表者名
      Osanai M, Tanihira H, Kikuta S, Fujiwara T, Homma N
    • 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 2018
  • [学会発表] 活動依存性マンガン造影 MRI のための撮影パラメーターの検討.2018

    • 著者名/発表者名
      谷平 大樹, 菊田 里美, 藤原 智徳, 本間 経康, 小山内 実
    • 学会等名
      第 46 回 日本放射線技術学会 秋季学術大会
  • [学会発表] 活動依存性マンガン造影 MRI の実験プロトコルと問題点.2018

    • 著者名/発表者名
      谷平 大樹, 菊田 里美, 藤原 智徳, 本間 経康, 小山内 実
    • 学会等名
      第 50 回 東北生理談話会
  • [学会発表] Temporospatioal U-Net for low contrast calcium fluorescence image segmentation.2018

    • 著者名/発表者名
      Pelonomi Moiloa, 本間 経康, 小山内 実
    • 学会等名
      SICE Symposium on Systems and Information 2018
  • [学会発表] Differential properties of dopamine D1 and D2-type medium spiny neuron via cortico-striatal stimulation in the beta frequency range.2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣 良, 笹川 正人, 本間 経康, 小山内 実
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
  • [備考] 所属機関作成 web ページ

    • URL

      http://sahswww.med.osaka-u.ac.jp/jpn/departments/iryogijyutu-hosya_seitaikinou.html

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公開日: 2019-12-27  

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