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2015 年度 実績報告書

大脳基底核―視床―大脳皮質投射の生理機能と病態生理

研究課題

研究課題/領域番号 26250009
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) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード大脳基底核 / 視床 / 大脳皮質 / 淡蒼球 / 大脳基底核疾患
研究実績の概要

大脳基底核から視床―大脳皮質への情報伝達様式を調べるため、以下の実験を行った。抑制性の光感受性チャンネルであるハロロドプシンを搭載したAAVベクターをサルの大脳基底核の出力部である淡蒼球内節に注入した。ハロロドプシンの発現を待って、光ファイバーを金属電極に貼り付け光刺激と記録ができるオプトロードを淡蒼球内節に刺入し、神経活動を記録した。光ファイバーを介して黄色レーザーを照射すると、淡蒼球内節ニューロンの活動が抑制されることがわかった。これらの結果は、ハロロドプシンが淡蒼球内節ニューロンに発現し、実際に機能することを示している。次に、オプトロードを視床に刺入した。予め大脳皮質運動野と淡蒼球内節に刺激電極を埋めておき、大脳皮質刺激によって逆行性に応答し、淡蒼球内節刺激によって抑制される視床ニューロンから記録を行った。光刺激によって視床ニューロンに活動変化はみられなかったが、淡蒼球内節刺激によって誘発される抑制を消去することができた。これらのことは、神経終末でもハロロドプシンが発現しており光刺激によって抑制性伝達物質であるγアミノ酪酸の放出が抑えられること、しかし、それによって視床―大脳皮質投射ニューロンが興奮しないこと、すなわち広く認められている説とは異なり、視床ニューロンは脱抑制によって作動しない可能性が示された。

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

従来の神経化学的方法に加え、光遺伝学的方法によっても淡蒼球内節―視床投射をブロックできることがわかった。この方法により、時間的に正確に、しかも繰り返し実験することが可能になり、今後の研究の進展が期待できる。

今後の研究の推進方策

淡蒼球内節の電気刺激による抑制性の情報伝達が、神経終末における光照射でブロックできることがわかったので、次に実際の運動に関連した神経活動もブロックされるのかを調べ、大脳基底核の出力が視床―大脳皮質系をどのようにコントロールしているのか検索する。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件、 招待講演 10件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] サウスアラバマ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      サウスアラバマ大学
  • [国際共同研究] ケムニッツ工科大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ケムニッツ工科大学
  • [国際共同研究] ボルドー大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ボルドー大学
  • [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
  • [雑誌論文] Zonisamide reduces nigrostriatal dopaminergic neurodegeneration in a mouse genetic model of Parkinson's disease.2015

    • 著者名/発表者名
      Sano H, Murata H, Nambu A
    • 雑誌名

      J Neurochemi

      巻: 134 ページ: 371-381

    • DOI

      10.1111/jnc.13116

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dopamine D1 receptor-mediated transmission maintains information flow through the cortico-striato-entopeduncular direct pathway to release movements.2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sato A, Ohta C, Kurokawa M, Arai S, Maeshima J, Sunayama-Morita T, Sasaoka T, Nambu A
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 25 ページ: 4885-4897

    • DOI

      10.1093/cercor/bhv209

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cause of parkinsonian symptoms: Firing rate, firing pattern or dynamic activity changes?2015

    • 著者名/発表者名
      Nambu A, Tachibana Y, Chiken S
    • 雑誌名

      Basal Ganglia

      巻: 5 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.baga.2014.11.001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Chemogenetic Control of Neuronal Activity in the Primate Subthalamic Nucleus.2016

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      北海道 札幌市 札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-24
  • [学会発表] Parkinson’s disease as a network disorder.2016

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会シンポジウム「ネットワーク病としての神経・精神疾患」
    • 発表場所
      北海道 札幌市 札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-23
    • 招待講演
  • [学会発表] パーキンソン病の病態生理について2016

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      京大霊長研共同利用研究会「霊長類脳科学の新しい展開とゲノム科学の融合」
    • 発表場所
      愛知県 犬山市 京都大学霊長類研究所
    • 年月日
      2016-03-12
    • 招待講演
  • [学会発表] パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質-大脳基底核路の情報伝達異常2016

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      次ステージ機能生命科学の展望
    • 発表場所
      愛知県岡崎市 生理学研究所
    • 年月日
      2016-03-10
  • [学会発表] Physiological roles of striatal projection neurons in voluntary movements2016

    • 著者名/発表者名
      Sano H, Tanaka KF, Nambu A
    • 学会等名
      ACS2016
    • 発表場所
      京都府 京都市 同志社大学
    • 年月日
      2016-03-03 – 2016-03-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 科学と社会 科学への信用、信頼2016

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      科学知の総合化シンポジウム
    • 発表場所
      東京都 中央区 東京コンベンションホール
    • 年月日
      2016-02-20
    • 招待講演
  • [学会発表] ネットワーク異常としてパーキンソン病を考える2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第20回システム神経科学セミナー
    • 発表場所
      東京都 小平市 国立精神・神経医療研究センター神経研究所
    • 年月日
      2015-12-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の機能からパーキンソン病を理解する2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      ハッピーフェイスセミナー in 宮崎
    • 発表場所
      宮崎県 宮崎市 宮崎観光ホテル
    • 年月日
      2015-12-09
    • 招待講演
  • [学会発表] システム神経科学がめざすもの2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「行動システム脳科学の新展開」
    • 発表場所
      愛知県岡崎市 生理学研究所
    • 年月日
      2015-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Basal ganglia and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sano H, Kawaguchi Y, Kimura M, Nambu A
    • 学会等名
      8th FAOPS Congress
    • 発表場所
      Bangkok Convention Centre, Bangkoku, Thailand
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Correlated pallidal activity during voluntary reaching movements in a macaque monkey2015

    • 著者名/発表者名
      Woranan W, Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      8th FAOPS Congress
    • 発表場所
      Bangkok Convention Centre, Bangkoku, Thailand
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Functions of the cortico-subthalamic hypedirect pathway investigated by a photodynamic technique2015

    • 著者名/発表者名
      Nambu A, Koketsu D, Chiken S, Hisatsune T, Miyachi S
    • 学会等名
      8th FAOPS Congress
    • 発表場所
      Bangkok Convention Centre, Bangkoku, Thailand
    • 年月日
      2015-11-24
    • 国際学会
  • [学会発表] 霊長類のパーキンソン病モデルにおける神経ネットワーク活動の解析と新規治療法への展望2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      CREST合同ワークショップ
    • 発表場所
      東京都 千代田区 AMED
    • 年月日
      2015-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Pallidal and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      5th NIPS-CIN Joint Symposium
    • 発表場所
      愛知県岡崎市 生理学研究所
    • 年月日
      2015-11-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Dopamine D1 receptor activation maintains information flow through the cortico-basal ganglia direct pathway to release movements.2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sato A, Sasaoka T, Nambu A
    • 学会等名
      International Symposium on Prediction and Decision Making
    • 発表場所
      東京都 文京区 東京大学小柴ホール
    • 年月日
      2015-10-31
    • 国際学会
  • [学会発表] Cortically induced responses in the basal ganglia through the cortico-striatal neurons2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sano, Kenta Kobayashi, Satomi Chiken, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, Atsushi Nambu
    • 学会等名
      Neuroscience 2015
    • 発表場所
      McCormick Place, Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質ー大脳基底核ループとパーキンソン病2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第5回パーキンソン病QOL懇話会
    • 発表場所
      広島県 広島市 ホテルグランビア広島
    • 年月日
      2015-09-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Abnormal neuronal activity of the basal ganglia in a transgenic mouse model of dopa-responsive dystonia with sepiapterin reductase deficiency2015

    • 著者名/発表者名
      Kubota H, Chiken S, Homma D, Takakusaki K, Ichinose H, Nambu A
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-30
  • [学会発表] Neuronal responses in the basal ganglia evoked by optical stimulation of mice motor cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Ozaki M, Sano H, Chiken S, Ogura M, Nakao N, Nambu A
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-30
  • [学会発表] D1 dopamine receptor-mediated signal is required to maintain normal motor activity2015

    • 著者名/発表者名
      Sasaoka T, Sato A, Chiken S, Maeshima J, Arai S, Sunayama-Morita T, Oda K, Maeda Y, Sakai S, Jinbo Y, Umakawa E, Sato T, Okubo T, Fujisawa N, Yokoyama M, Nambu A
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-30
  • [学会発表] Basal ganglia activity in a mouse model of dyskinesia2015

    • 著者名/発表者名
      Indriani DW, Sano H, Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-30
  • [学会発表] Abnormal information flow through the cortico-basal ganglia circuits in MPTP-treated parkinsonian monkeys2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Takada M, Nambu A
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-30
  • [学会発表] システム神経生理学:これまでの30年、これからの20年2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Examination for possible involvement of the vestibular and reticular nuclei in the emergence for dystonia-like movements in Dystonin-deficient mice2015

    • 著者名/発表者名
      Horie M, Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Ono K, Nambu A, Takebayashi H
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      兵庫県 神戸市 神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-28
  • [学会発表] パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質-大脳基底核路の情報伝達異常2015

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第9回 Motor Control 研究会
    • 発表場所
      京都府 京都市 京都大学
    • 年月日
      2015-06-27
  • [学会発表] Pallidal and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      神経オシレーションカンファレンス
    • 発表場所
      京都府 京都市 京都大学
    • 年月日
      2015-06-25
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質ー大脳基底核ループ異常としてのパーキンソン病2015

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      和歌山パーキンソン病研究会
    • 発表場所
      和歌山県 和歌山市 ホテルグランビア和歌山
    • 年月日
      2015-04-02
    • 招待講演
  • [備考] 生理学研究所生体システム研究部門

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/sysnp/

  • [備考] パーキンソン病の治療薬であるゾニサミドが、 ドーパミン神経細胞を保護することを発見

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/release/2015/05/post_294.html

  • [備考] ドーパミン神経伝達は、大脳基底核における運動情報伝達と、運動発現に不可欠

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/release/2015/10/_d1.html

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-28  

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