2021 Fiscal Year Annual Research Report
Brain development and gut microbiota
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19H01086
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多賀 厳太郎 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (00272477)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐治 量哉 玉川大学, 農学部, 准教授 (90453670)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 発達 / 脳 / 腸 / 乳児 / 自発活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)脳の自発活動と代謝 睡眠中の２－３ヶ月児の自発的な神経活動に関わる脳波(EEG)と自発的な脳組織血液の酸素化動態に関わる機能的近赤外分光法(fNIRS)のデータの分析を進めた。fNIRS信号の自発的変化に関して、脳領域間の同期性は動睡眠で強く、静睡眠で非同期的であった。ヘモグロビンの酸素化動態（hPod）は睡眠ステートに影響を受けにくかった。また、静睡眠のEEGに紡錘波（スピンドル）が周期的に現れ、酸素化ヘモグロビンの減少とリンクしていた。この現象より、静睡眠中には、脳活動の抑制が脳領域間で非同期的に生じていることが示唆された。
(2) 腸内細菌と脳の相互作用 昨年度取得した腸内細菌叢の組成データよりその特徴量を算出した。脳活動データについては、睡眠ステートに分類した上で、EEGの紡錘波やクロス周波数結合、fNIRSによる機能的結合やhPood等の特徴量を算出した。これらの間の関係性を探った。
(3) 腸内細菌の発達に関する縦断研究 ４名の乳児において、糞便の採取を繰り返し行った（生後6日から583日までの間に、81回から149回採取）。16SrRNAメタゲノム解析によって遺伝子配列を決定する手法により、個人内での腸内細菌叢の動態情報を得た。３ヶ月未満でのデータを多数含む２名において、新生児期に優勢であったブドウ球菌属は３ヶ月ごろまでに激減した。また、ビフィズス菌が出生後増加し、３ヶ月前後にピークがあった後に減少した。このことは、脳の機能的ネットワークの発達が急激に起きる時期と一致していることを示している。さらに、４名すべてにおいて、６ヶ月以降に細菌叢の多様性が劇的に増えた。これらのデータには、週・月の時間スケールでの動的な変化の情報が含まれており、今後、細菌種間の相互作用などの推定や脳の発達の特定の事象に関するタイミングとの関連を調べるのに有用であると考えられた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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