匂いやフェロモンの情報伝達メカニズムの解明：嗅球から高次脳イメージングと行動解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04489
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 寺沢 宏明 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (10300956)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 情報伝達 / 匂い / フェロモン / MRI

Outline of Annual Research Achievements

多くの動物は、匂いやフェロモンを介して情報を受け取り、種の保存や生命の危機回避を図っている。申請者らは、連携研究者との共同研究を通じて、メスマウスの性行動を誘起するペプチド性フェロモンESP1について、リガンドペプチドの発見、鋤鼻器官上の受容体の同定、副嗅球の活性化に至る一連の情報伝達経路に関する構造機能解析を行ってきた。本研究は、今まで明らかにしてきたシグナリングの先に存在する過程を研究対象とする。すなわち、MRIを用いて、匂いやフェロモンによって活性化される、嗅球から高次脳への神経伝達経路を可視化し、活性化された脳領域と行動との相関を明らかにすることを目的とする。本課題が達成されれば、齧歯類と人間の脳機能を理解し、脳機能疾患治療薬や新規機能物質の開発に展開することが期待される。
現在までに確立した匂い物質およびフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料の準備を行った。また、確立した嗅球のMEMRI撮像条件を用いて、一部の匂い物質においては、匂い刺激により活性化される領域を明らかにした。フェロモンを検知する副嗅球のMEMRI撮像条件の検討を行い、撮像パラメータの最適化を行った。リアルタイムに脳内の嗅覚刺激応答を観測するため、機能的MRIにおいて代表的な手法であるBOLD法、および、造影剤を用いたCBV法に最適な嗅覚刺激システムの構築を行った。さらに、無麻酔下においてマウス服を用いて脳画像を取得するMRI法の開発を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

超高感度MRI検出器の故障により、MRI実験が実施できない期間が一時期あったが、現在は復旧し、順調に当初計画を進めることが出来ている。具体的には、嗅球のMEMRIにより、一部の匂い物質においては、匂い刺激により活性化される領域を明らかにした。さらに、リアルタイムに脳内の嗅覚刺激応答を観測する手法や無麻酔下において脳画像を取得する手法を適用する準備が順調に整った。

Strategy for Future Research Activity

現在までに確立した匂い物質やフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料について順次準備する。
嗅球に加えて、MEMRI法では捉えることの難しい扁桃体や視床下部などの脳深部の活性化情報を得るため、神経活性化にともなう血流や血管の変化を観測する機能的MRIであるBOLD法やCBV法を用いた解析を並行して進める。
さらに、通常のMRI法においては、動物は麻酔下において撮像するが、麻酔下動物では捉えられない嗅覚刺激応答を観測するため、無麻酔下において撮像できる手法の開発を進める。

Research Products

• [Journal Article] Development of an awake mouse MRI method using soft immobilization for a cryogenic probe system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 1757-1757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An iterative reconstruction method for dual-band EPI in small-animal studies. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 3242-3242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image-based phase correction for dual-band EPI with slice-GRAPPA using point-by-point procedures in k-space. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 24 Pages: 4315-4315
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MEMRI and BOLD analyses of the olfactory perception system in response to odorant stimuli in mice. (2015)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Goto, H., Hirakane, M., Iwamoto, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 23 Pages: 2033-2033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pre-scan with half-sized phase encoding blips reducing ghost and slice leakage artifacts in dual-band EPI. (2015)
  • Author(s): Toyoda, H., Yuzuriha, N., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. Volume: 23 Pages: 2406-2406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel reconstruction method for multi-band EPI in animal scanners with iterative point-by-point procedures in k-space. (2015)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Journal Title: Magn. Reson. Mater. Phys. Biol. Med. Volume: 28 Pages: S134-S135
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Optimization of the awake mouse MRI method using mouse clothes for a cryogenic coil system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 第４４回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] Detecting the olfactory responses in the mouse whole brain using a cryogenic probe. (2016)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., Takeda, M., and Terasawa, H.
  • Organizer: 第４４回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] fMRI analyses of the mouse olfactory perception system using a cryogenic probe. (2016)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., Takeda, M., and Terasawa, H.
  • Organizer: The XXVIIth ICMRBS (International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems)
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an awake mouse MRI method using soft immobilization for a cryogenic probe system. (2016)
  • Author(s): Nakata, E., Kusanagi, S., Kimura, K., Araki, R., Takeda, M., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Image-based phase correction for dual-band EPI with slice-GRAPPA using point-by-point procedures in k-space. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An iterative reconstruction method for dual-band EPI in small-animal studies. (2016)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 24th ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BOLD法を用いた匂い刺激によるマウス脳活性化の検出 (2015)
  • Author(s): 舩津大嗣、吉永壮佐、平金真、岩本成人、寺沢宏明
  • Organizer: 第５４回ＮＭＲ討論会
  • Place of Presentation: 千葉工業大学津田沼キャンパス、千葉
  • Year and Date: 2015-11-08
• [Presentation] A novel reconstruction method for multi-band EPI in animal scanners with iterative point-by-point procedures in k-space. (2015)
  • Author(s): Toyoda, H., Yoshinaga, S., Yuzuriha, N., Kusanagi, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: ESMRMB (European Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology) 2015 32nd annual scientific meeting
  • Place of Presentation: Edinburgh International Conference Centre (EICC), Edinburgh, U.K.
  • Year and Date: 2015-10-01 – 2015-10-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 極低温プローブに適用可能なマウス服を用いたawake MRI測定法の開発 (2015)
  • Author(s): 草薙俊輔、木村一成、平金真、岩本成人、荒木力太、吉永壮佐、寺沢宏明
  • Organizer: 第４３回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 東京ドームホテル、東京
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] BOLD 法を用いた匂い刺激によるマウス嗅球の活性化の検出 (2015)
  • Author(s): 舩津大嗣、吉永壮佐、平金真、岩本成人、寺沢宏明
  • Organizer: 第４３回日本磁気共鳴医学会大会
  • Place of Presentation: 東京ドームホテル、東京
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] Development of an awake mouse MR imaging method using soft immobilization for a cryogenic probe system. (2015)
  • Author(s): Kusanagi, S., Kimura, K., Funatsu, H., Hirakane, M., Iwamoto, S., Araki, R., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: WMIC (World Molecular Imaging Congress) 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A robust Nyquist ghost suppression for high-resolution echo planar imaging of small animal brains. (2015)
  • Author(s): Toyoda, H., Yuzuriha, N., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: OHBM (Organization for Human Brain Mapping) annual conference 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-06-14 – 2015-06-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEMRI and BOLD analyses of the olfactory perception system in response to odorant stimuli in mice. (2015)
  • Author(s): Funatsu, H., Yoshinaga, S., Goto, H., Hirakane, M., Iwamoto, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 23rd ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Metro Toronto Convention Centre, Toronto, Canada
  • Year and Date: 2015-06-01 – 2015-06-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pre-scan with half-sized phase encoding blips reducing ghost and slice leakage artifacts in dual-band EPI. (2015)
  • Author(s): Toyoda, H., Yuzuriha, N., Yoshinaga, S., and Terasawa, H.
  • Organizer: 23rd ISMRM (International Society for Magnetic Resonance in Medicine) annual meeting
  • Place of Presentation: Metro Toronto Convention Centre, Toronto, Canada
  • Year and Date: 2015-06-01 – 2015-06-04
  • Int'l Joint Research