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2018 年度 実績報告書

レジリエンスとエフォートを支える内側前頭皮質の神経ネットワーク機能の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H01014
研究機関東北大学

研究代表者

筒井 健一郎  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90396466)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード情動 / 内側前頭皮質 / サル / 神経トレーシング
研究実績の概要

情動の認知的制御にかかわる内側前頭皮質と、情動の中枢である扁桃体および側坐核をむすぶ神経ネットワークの詳細な配線とその機能動態をしらべるための研究を行った。
1.最新技術を用いた神経トレーシングによる神経回路構成の解析
マカクザルの扁桃体および側坐核それぞれに、異なる蛍光タンパク質をエンコードした逆行性アデノ随伴ウイルス(AAV-Retro)を注入し、前部帯状皮質(ACC)やその周辺皮質からの投射について解析を行った。その結果、ACCのなかで扁桃体や側坐核への投射ニューロンが多く分布するのは、とくに腹側部(vACC)であり、その中でも、脳梁前端下方の膝下部(subgenual)からは扁桃体への投射が優性であるのに対して、脳梁前端前部の膝前部(pregenual)からは側坐核への投射が優性であることが明らかになった。また、膝下部に隣接する、眼窩不等皮質からは、軸索を分岐させ、扁桃体と側坐核の両方に投射する細胞が多く見いだされた。以上のように、ACCやその周辺部に、扁桃体や側坐核への投射様式の違いが見られたことは、これらの領域の情動にかかわる機能が異なることを示唆している。
2.電気生理学的測定と神経ネットワーク動態の解析
前年度にひきつづき、前部帯状皮質からの神経活動記録を行った。また、数理的手法を用いた領域間の機能結合解析を始めとする、神経活動の解析プログラムの開発を行った。

現在までの達成度 (区分)
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

概ね計画通り研究がすすんでいる。

今後の研究の推進方策

従来からの取り組みを継続し、開発した解析ツールを使って記録された電気生理学的データの解析をすすめ、内側前頭皮質を巡る神経ネットワークの動態を明らかにしていく。また、解剖学的解析によって得られた詳細な神経配線の情報と、電気生理学的測定によって得られた神経活動の情報をあわせた計算論的モデルの構築を目指す。

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7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) 学会発表 (28件) (うち国際学会 10件、 招待講演 12件)

  • [雑誌論文] 経頭蓋磁気刺激による大脳皮質機能研究の新たな展開2020

    • 著者名/発表者名
      筒井健一郎、中村晋也
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 38(2) ページ: 193-195

  • [雑誌論文] Primate prefrontal neurons signal economic risk derived from the statistics of recent reward experience2019

    • 著者名/発表者名
      Grabenhorst Fabian、Tsutsui Ken-Ichiro、Kobayashi Shunsuke、Schultz Wolfram
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8 ページ: e44838

    • DOI

      10.7554/eLife.44838

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Entorhinal Layer II Calbindin-Expressing Neurons Originate Widespread Telencephalic and Intrinsic Projections2019

    • 著者名/発表者名
      Ohara Shinya、Gianatti Michele、Itou Kazuki、Berndtsson Christin H.、Doan Thanh P.、Kitanishi Takuma、Mizuseki Kenji、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 13 ページ: 54

    • DOI

      10.3389/fnsys.2019.00054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] rTMSで探る内側前頭皮質の気分・情動制御メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      中村晋也、筒井健一郎
    • 雑誌名

      臨床精神医学

      巻: 47(8) ページ: 883-887

  • [雑誌論文] Sex Differences in Risk Preference and c-Fos Expression in Paraventricular Thalamic Nucleus of Rats During Gambling Task2018

    • 著者名/発表者名
      Ishii Hironori、Onodera Mariko、Ohara Shinya、Tsutsui Ken-Ichiro、Iijima Toshio
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2018.00068

  • [雑誌論文] Intrinsic Projections of Layer Vb Neurons to Layers Va, III, and II in the Lateral and Medial Entorhinal Cortex of the Rat2018

    • 著者名/発表者名
      Ohara Shinya、Onodera Mariko、Simonsen ?yvind W.、Yoshino Rintaro、Hioki Hiroyuki、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 24 ページ: 107~116

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.06.014

  • [雑誌論文] Behavioral evidence for the use of functional categories during group reversal task performance in monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa Takayuki、Honda Yasutaka、Yamada Munekazu、Romero Maria del Carmen、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33349-3

  • [学会発表] Prefrontal cortex underpinning the flexibility of behavior: investigation by the recording, modeling, and manipulation of neural activity2020

    • 著者名/発表者名
      筒井健一郎
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第20回冬のワークショップ
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of medial and dorsal frontal cortices in the regulation of mood, motivation and social behavior: a monkey TMS study.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      KU Leuven-Tohoku Univ. Symposium on Systems Neuroscience
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of medial and lateral frontal cortex in the regulation of motivation, mood, and social behavior in macaque monkeys.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      Tohoku U-NTU Joint Symposium of Neuroscience(国立台湾大学神経科学シンポジウム)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 経頭蓋磁気刺激を用いた前頭連合野皮質の認知情動機能の解明2019

    • 著者名/発表者名
      筒井健一郎
    • 学会等名
      CAPSシンポジウム(関西学院大学応用心理科学研究センター)
    • 招待講演
  • [学会発表] Neurostimulation for curing aged brain2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      JANET FORUM 2019(UCL-日本3大学合同シンポジウム)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Differential effects of rTMS to medial frontal and dorsolateral prefrontal cortices on competitive food picking behavior in monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Y, Hosokawa T, Nagano H, Saita A, Nakamura S, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Behavioral and physiological measures reflecting positive and negative emotions elicited by conditioned stimuli in a probabilistic Pavlovian conditioning task2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Moritani T, Honda Y, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Functional connectivity analysis on local field potentials (LFPs) simultaneously recorded from various cortical regions in rats performing a visuospatial working memory task2019

    • 著者名/発表者名
      Ohi M, Honda Y, Hosokawa T, Nakamura S, Oyama K, S Bestmann, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Effect of single-pulse transcranial magnetic stimulation on local neural activity in the primary motor cortex and its relation to motor evoked potential (MEP) examined by simultaneously recordings of electrocorticogram (ECoG) and MEP in monkeys.2019

    • 著者名/発表者名
      Honda Y, Nakamura S, Ogawa K, Iijima T, Nishimura Y, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
  • [学会発表] Depressive behavioral and physiological state induced by low-frequency rTMS to the ventral medial frontal cortex in monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Tsutsui KI
    • 学会等名
      IBRO2019(The 10th IBRO World Congress of Neuroscience)
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavioral evidence for the use of functional categories in Japanese monkeys (Macaca fuscata)2019

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa T, M.D.C. Romero, Honda Y, Tsutsui KI
    • 学会等名
      EBBS2019(48th Auuual General Meeting of the European Brain and Behaviour Society)
    • 国際学会
  • [学会発表] The measurement of motivational level by using a modified version of the Brinkman board test in monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Tsutsui KI
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring the brain with transcranial magnetic stimulation2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      XXXVII Annual Meeting of Indian Academy of Neurosciences(インド神経科学学会IAN-AIIMS)
    • 招待講演
  • [学会発表] Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS): a powerful neural intervention tool to explore the brain2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      AMED-DFG workshop in Tuebingen "New directions in systems neuroscience exploring the basis for future translation"
    • 招待講演
  • [学会発表] Trans-cranial magnetic stimulation (TMS): a powerful tool for neuromodulation and functional mapping of the cerebral cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      東北大学未来型医療創造卓越大学院プログラムキックオフシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Function of the primate medial frontal cortex in the control of mood and affect: an rTMS study2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Tsutsui KI
    • 学会等名
      9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-frequency rTMS to ventral medial frontal cortex induces depression-like behavioral and physiological state in monkeys2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Tsutsui KI
    • 学会等名
      3rd International Brain Stimulation Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 経頭蓋磁気刺激によるサル精神疾患モデル2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      新学術領域「適応回路シフト」成果報告シンポジウム「脳の機能、病態、回復を発現する神経回路ネットワーク」
    • 招待講演
  • [学会発表] Looking into mindthrough the structure and functionof neural circuits in the brain2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      東北大学-ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン合同シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of Primate Medial Frontal Cortex in Control of Mood and Affective State: An rTMS Study2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      生理学研究所-チュービンゲン大学合同シンポジウム"8th Joint CIN - NIPS Symposium"
    • 招待講演
  • [学会発表] Pioneering a new field of translational primate research by TMS2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui KI
    • 学会等名
      第40回日本生物学的精神医学会・第61回日本神経化学会大会 合同年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural mechanisms underlying anti-conformity in social behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara J, Tobler PN, Tsutsui KI, Taira M, Ugawa Y, Eifuku S
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of large-scale brain network for visuospatial working memory in rats studied by multi-channel simultaneous recording2018

    • 著者名/発表者名
      Ohi M, Oyama K, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
  • [学会発表] Changes of electrocorticogram (ECoG) signals induced by repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) in monkeys.2018

    • 著者名/発表者名
      Ogawa K, Nakamura S, Hosokawa T, Iijima T, Nishimura Y, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
  • [学会発表] Effects of rTMS to medial frontal cortex on competitive food-picking behavior in monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa T, Xizhe Lu, Saita A, Nakamura S, Iijima T, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
  • [学会発表] Positive and negative emotion reflected in monkey EEG2018

    • 著者名/発表者名
      Honda Y, Hosokawa T, Nakamura S, Iijima T, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
  • [学会発表] Distinct inputs to the entorhinal layer Va and Vb of the rat2018

    • 著者名/発表者名
      Onodera M, Ohara S, Oyvind Wilsgard Simonsen, Hioki H, Iijima T, Menno P. Witter, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
  • [学会発表] Ketamine ameliorates depression-like symptoms induced by low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation to the medial frontal cortex in monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hosokawa T, Iijima T, Tsutsui KI
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会

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公開日: 2021-01-27  

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