パーキンソン病サルモデルの多領域多点同時記録による集団発振現象および同期化の探索

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: 16H01611
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高田 昌彦 京都大学, 霊長類研究所, 教授 (00236233)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: パーキンソン病 / 大脳皮質―大脳基底核―視床回路 / 小脳 / ネットワーク活動 / 霊長類

研究実績の概要

１．「サルの課題トレーニング、記録部位の同定、およびコントロールデータの取得」、２．「パーキンソン病サルモデルの作製およびモデルにおける多領域多点同時記録」、３．「多領域多点同時記録データの解析：各領域における活動変化」の３つの研究計画を実施し、以下のような研究成果を得た。
MPTP投与によって作製したパーキンソン病サルモデルから、安静時およびボタン押し課題遂行中における大脳皮質、大脳基底核、小脳から神経活動（主にLFP）の多領域多点同時記録を実施した結果、パーキンソン病モデルの小脳からベータ波の過活動を検出し、更にcross-frequency coupling解析により、運動遂行時における大脳皮質（特に一次運動野）との間のphase amplitude couplingが大脳基底核よりもむしろ小脳で顕著であることが明らかになった。具体的には、（１）時系列に基づいて、大脳基底核の淡蒼球と一次運動野との間のcross-frequency couplingを解析したところ、健常時やチックモデルではベータ帯域におけるphase amplitude coupling が運動遂行時に強く検出されるのに対して、パーキンソン病モデルでは同様のcoupling現象がほとんど消失していた。（２）同様に、小脳（主に小脳皮質）と一次運動野との間のcross-frequency couplingを解析したところ、（１）の結果と異なり、健常時やチックモデルにおいて運動遂行時にみとめられるベータ帯域でのphase amplitude coupling が、パーキンソン病モデルにおいても検出された。
以上の研究成果は、パーキンソン病の病態発現への小脳の関与を示唆しており、従来のパーキンソン病研究の範疇を超えた極めて独創的なものであるとともに、近年注目が集まっている大脳皮質、大脳基底核、および小脳の機能連関についても新たな知見を得ることができたという点で、当該新学術領域研究の推進に大きく寄与するものであると考える。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Treatment With the Neutralizing Antibody Against Repulsive Guidance Molecule-a Promotes Recovery From Impaired Manual Dexterity in a Primate Model of Spinal Cord Injury (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa H, Ninomiya T, Yamashita T, Takada M
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx338
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multisynaptic Projections from the Amygdala to the Ventral Premotor Cortex in Macaque Monkeys: Anatomical Substrate for Feeding Behavior (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Takada M
  • 雑誌名: Front Neuroanat 巻: 12 ページ: 3
  • DOI: 10.3389/fnana.2018.00003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Speed and Scalable Whole-Brain Imaging in Rodents and Primates (2017)
  • 著者名/発表者名: Seiriki K, Kasai A, Hashimoto T, Schulze W, Niu M, Yamaguchi S, Nakazawa T, Inoue K, Uezono S, Takada M, Naka Y, Igarashi H, Tanuma M, Wascheck JA, Ago Y, Tanaka KF, Hayata-Takano A, Nagayasu K, Shintani N, Hashimoto R, Kunii Y, Hino M, Matsumoto J, Yabe H, Nagai T, Fujita K, Matsuda T, Takuma K. Baba A, Hashimoto H
  • 雑誌名: Neuron 巻: 94 ページ: 1085～1100.e6
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.05.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pseudotyped Lentiviral Vectors for Retrograde Gene Delivery into Target Brain Regions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Inoue K, Tanabe S, Kato S, Takada M, Kobayashi K
  • 雑誌名: Front Neuroanat 巻: 11 ページ: 65
  • DOI: 10.3389/fnana.2017.00065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alterations in the reduced pteridine contents in the cerebrospinal fluids of LRRK2 mutation carriers and patients with Parkinson’s disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichinose H, Inoue K, Arakawa S, Watanabe Y, Kurosaki H, Koshiba S, Hustad E, Takada M, Aasly JO
  • 雑誌名: J Neural Transm 巻: 125 ページ: 45～52
  • DOI: 10.1007/s00702-017-1784-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 光学センサーと小型コンピュータを用いた可搬型行動実験装置の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大石高生、上野瑠惟、高田昌彦
  • 学会等名: 第7回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] マーモセットにおける大脳基底核および小脳から前部・後部帯状皮質への多シナプス性入力様式 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上園志織、田辺創思、藤原真紀、柘植仁美、中村克樹、井上謙一、高田昌彦
  • 学会等名: 第7回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] 化学遺伝学とPET イメージングの融合による黒質線条体ドーパミン神経活動制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南本敬史、三村喬生、永井裕司、井上謙一、須原哲也、高田昌彦
  • 学会等名: 第7回日本マーモセット研究会大会
• [学会発表] 光遺伝学による脳神経系へのアプローチ：霊長類 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田昌彦
  • 学会等名: 第64回日本実験動物学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] マカクサルモデルの脳病態：多系統萎縮症、パーキンソン病、老化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田昌彦
  • 学会等名: 第58回日本神経病理学会総会学術研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Cells of origin of multisynaptic projections from amygdala to ventral premotor cortex in macaques (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Hoshi E, Takada M
  • 学会等名: Different elements of Primate Neural Networks in the Connectome Era
  • 国際学会
• [学会発表] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the premotor cortex in macaque monkeys - Retrograde transneuronal dual tracing using rabies viral vectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Ishida H, Hoshi E, Takada M
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference: Primate Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] 霊長類および齧歯類の線条体入力系におけるFuGシュードタイプレンチウイルス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田辺 創思、井上 謙一、上園 志織、柘植 仁美、中村 克樹、小林 和人、高田 昌彦
  • 学会等名: 第32回 日本大脳基底核研究会
• [学会発表] マーモセットにおける大脳基底核から帯状皮質への多シナプス性入力様式 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上園 志織、田辺 創思、藤原 真紀、柘植 仁美、中村 克樹、井上 謙一、高田 昌彦
  • 学会等名: 第32回 日本大脳基底核研究会
• [学会発表] Raspberry Piを用いたマーモセット運動機能解析装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大石高生、福冨憲司、上野瑠惟、高田昌彦
  • 学会等名: 第33回日本霊長類学会
• [学会発表] Differences in retrograde gene transfer efficiency and cytotoxicity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in the striatal input system of rodents and primates (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanabe S, Uezono S, Tsuge H, Fujiwara M, Nagaya K, Nagaya N, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayasi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Improvement of a sucrose preference test for evaluating depression-like behavior in macaque monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka H, Hosaka N, Takada M, Onoe H
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] GABAergic modulation of striatal neuron activity in behaving macaque monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka N, Takara S, Kaneko N, Takada M, Nambu A
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Phase-amplitude coupling in cerebro-basal ganglia-cerebellar networks: A new model of hypo- and hyperkinetic movement disorders (2017)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya T, Nagai Y, Inoue K, Hori Y, Kikuchi E, Lee J, Suhara T, Iriki A, Minamimoto T, Takada M, Isoda M, Matsumoto M, Mccairn K.W.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the dorsal and ventral premotor cortices in macaque monkeys: retrograde transneuronal dual tracing with fluorescent rabies viral vectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Tsuge H, Nagaya N, Nagaya K, Ishida H, Hoshi E, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] The lentiviral vector pseudotyped with FuG-E glycoprotein is more suitable, compared with the FuG-B2 type, for retrograde gene transfer into the cortical input system of primates (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Nagaya K, Nagaya N, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Morphological differences of large layer V pyramidal neurons among the cortical motor-related areas of macaques (2017)
  • 著者名/発表者名: Takata Y, Nakagawa H, Yamanaka H, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Primate dopamine neurons in the substantia nigra transmit a stop signal to the caudate nucleus during the performance of a saccadic countermanding task (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara T, Takada M, Matsumoto M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Predicted reward value in the rostromedial caudate and the ventral pallidum for goal-directed action in monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto A, Hori Y, Nagai Y, Mccairn K.W. Hirabayashi T, Takada M, Suhara T, Minamimoto T
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Nucleus Accumbens Dysregulation and Deep Brain Stimulation: Evidence for Disruption of Normal and Abnormal Behavioral Profiles and Neurophysiological Activity in Monkeys and Humans (2017)
  • 著者名/発表者名: Mccairn K.W., Ninomiya T, Min P.H., Lim, Park, Bennet K.E., Lee K.H., Isoda M, Paek S, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia and cerebellum to the cingulate cortex in common marmosets as revealed by retrograde transneuronal labeling with rabies virus (2017)
  • 著者名/発表者名: Uezono S, Tsuge H, Tanabe S, Fujiwara M, Nagaya N, Nagaya K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Involvement of the store operated calcium entry in the long-lasting calcium transient in the striatal GABAergic neuron (2017)
  • 著者名/発表者名: Kikuta S, Yanagawa Y, Homma N, Takada M, Osanai M
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A sucrose preference test modified for evaluation of depression-like behavior in macaque monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka H, Hosaka N, Takada M, Onoe H
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Arrangement of multisynaptic inputs from the basal ganglia to the dorsal and ventral premotor cortical areas in macaques: retrograde transneuronal double labeling with fluorescent rabies viral vectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Fujiwara M, Uezono S, Tanabe S, Ishida H, Hoshi E, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The nigrostriatal dopamine pathway transmits a stop signal during the performance of a saccadic countermanding task in monkeys (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara T, Takada M, Matsumoto M
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] FAST, High-speed serial-sectioning imaging for whole brain analysis with high scalability (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasai A, Seiriki K, Hashimoto T, Niu M, Yamaguchi S, Naka Y, Igarashi H, Tamura M, Nakazawa T, Inoue K, Takada M, Fujita K, Hashimoto H
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Encoding expected reward value for formulating goal-directed decision in the rostro-medial caudate and the ventral pallidum (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto A, Hori Y, Nagai Y, McCairn K.W, Hirabayashi T, Kikuchi E, Takada M, Suhara T, Minamimoto T
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Organization of multisynaptic inputs from the basal ganglia and cerebellum to the anterior and posterior cingulate cortical areas in common marmosets: Retrograde transneuronal double labeling with fluorescent rabies viral vectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Tsuge H, Nakamura K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Optogenetic modulation of saccade-controlling circuits in the monkey basal ganglia (2017)
  • 著者名/発表者名: Amita H, Kim H.F, Inoue K, Takada M, Hikosaka O
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Differences in retrograde gene transfer efficiency and cytotoxicity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in rodent and primate brains (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanabe S, Tsuge H, Uezono S, Fujiwara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Cells of origin of multisynaptic projections from amygdala to ventral premotor cortex in macaques (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Hoshi E, Takada M
  • 学会等名: 平成29年度生理研研究会 第7回社会神経科学研究会
• [備考] 京都大学霊長類研究所統合脳システム分野 ホームページ
  • URL: http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/index.html