| 研究課題/領域番号 |
21K17633
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター |
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研究代表者 |
小杉 亮人 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 特任研究室長 (80834647)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 運動学習 / 感覚予測誤差 / 筋力発揮 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、「誤差を減少させるように運動を修正する」脳の運動学習プロセスに着目し、運動学習理論に基づく発揮筋力増大方法を開発することである。この目標を達成するため、小型霊長類モデル動物である、コモンマーモセットを対象に研究を進めている。本年度は、昨年度に引き続き体性感覚予測誤差を人為的に増大させる介入方法の開発を進めた。
本年度は、ウイルスベクターを用いた光遺伝学的手法によって、霊長類の触覚や固有感覚に関係する神経細胞の活動を選択的に抑制することに成功した。AAV9改変ベクターの静脈投与を用いて、光駆動型イオンポンプを触覚や固有感覚に関係する大型一次求心性線維に発現させ、その効果を電気生理実験によって検証した。一次求心性線維を電気刺激によって活性化した際に脊髄で記録される神経活動応答を光照射の前後で比較した結果、大型一次求心性線維の活動が選択的に抑制されていることを確認した。現在、前年度に確立した大型一次求心性線維の活動を活性化する技術と合わせて論文発表の準備を進めている。
また、慢性的に一次求心性線維に光を照射するための装置の開発も前年度に引き続き進めた。前年度製作したカフ状の光源を末梢神経に慢性留置し、1ヶ月後実験殺して光源や神経の状態を調査した。その結果、光源の破損や神経の損傷は認められず、慢性的に使用可能であることが確認された。以上より、当初予定していた行動実験を実施する準備が整ったと言える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は、行動実験を実施する予定であったが、そこまで到達することができなかった。そのため、進捗はやや遅れていると判断した。行動実験が実施できなかった理由としては、十分な介入効果が得られない可能性があったことが挙げられる。そのため、遺伝子導入効率、及び光照射強度の両方を向上させる必要があった。その検証実験に時間を要したため、行動実験まで進めることができなかった。しかし、導入効率、照射強度のいずれにおいても、介入効果が見込める程度まで本年度向上することができた。そのため、次年度は行動実験を実施できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、これまでに確立した遺伝子導入技術、並びにカフ光源を総動員して行動実験を実施する。具体的には、光駆動型イオンポンプを大型一次求心性線維選択的に発現させた後、カフ光源を慢性留置し、随意運動時の筋活動依存的に一次求心性線維を光照射する。この際の運動軌道の変化を評価することで、体性感覚予測誤差への適応の有無、およびその過程を検証する。
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