2018 Fiscal Year Annual Research Report
動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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| Project/Area Number |
15H05879
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
虫明 元 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80219849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 謙一 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (90455395)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | シータ波 / 光操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は 両手連続動作中のサルから左右の補足運動野、前補足運動野より局所電場電位を記録して、記憶に基づいて両手動作中にその動きの無関係に視覚誘導課題を割り込みとして挿入して、その際のベータ波とシータ波を解析した。課題では左右手の回内回外の４つの運動を2回行う課題である。具体的にはまず視覚提示でどちらの手でどんな運動をするかを色で指示する（順序更新時期）。その後同じ指示―動作を繰り返した後に、指示信号無しで運動を6回程度繰り返す（順序維持期）。この維持期に１試行だけ視覚課題を割り込み課題として行う。サルはこの試行の後に記憶していた課題を再び行う。局所電場電位を記録すると、割り込み前、割り込み時にシータ波が増加し、その後の記憶課題ではシータ波が減少した。しかもこのシータ波の増減は、パフォーマンスと関与していた。シータ波とベータ波では、割り込み前、割り込み時、割り込み後での活動の様子が異なっていた。
光操作で脳機能の変化を調べるための基礎実験を行い、チャネルロドプシンがヒゲに発現した動物で、時空間パターンの刺激からバレル野の活動パターンを解析した。光刺激による高時間精度の体性感覚のマップが出来ることが判明した。
分担者は、神経路選択的な活動操作法の実用性を向上させるため、ニューロン親和性が高くかつ高発現型のAAVベクターを開発し、サルの光遺伝学および化学遺伝学に有用であることを実証した。また、マカクサルパーキンソン病モデルザルの開発を進めたほか、霊長類の新生児ニューロンへの全脳的な遺伝子同導入を可能とするベクターを開発した。このベクターについては、脳以外への臓器への親和性の低減と、幼弱・成体期への導入効率の向上を試みている。越シナプス型ウイルストレーサーを用いた運動野―大脳基底核・小脳ループ回路解析を行ない、パーキンソン等において共振を生み出すネットワークの解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脳振動現象として、ベータ波、インフラスロー振動に加え、シータ波が研究のターゲットになり、低周波から高周波までの様々な帯域の振動減少の意義が明らかになりつつある。
また振動操作の方法としての光操作、および選択的な遺伝子操作による神経回路の操作も進み、パーキンソン病のモデルなどでその振動の変化を解明することが出来るプラットフォームが形成された。大脳皮質と基底核との振動共振などを解明することで、病態生理のみならず、病態の改善のための神経回路操作の開発にも貢献できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
低周波から高周波までの振動現象の未発表成果を、成果発表する段階に来ている。また振動系の観点から大脳皮質、特に前頭葉の機能をまとめて、書籍化することも検討している。実験系のプラットフォームができたものに関しては、今後、このモデル動物プラットフォームをもちいた展開研究が期待される。
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Research Products
(6 results)
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[Book] 学ぶ脳2018
Author(s)
虫明 元
Total Pages
126
Publisher
岩波書店
ISBN
9784000296724
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