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システム神経回路研究グループ(PI: 小川 正晃)

背景・目的

 意欲は、様々な精神疾患において障害されるが、その症状は均一でなく、その生物学的基盤の詳細は明らかではない。治療的介入として抗うつ薬などが用いられているが、病態の中核部分をターゲットにできていない場合も多く、当然ながら、治療が奏功する度合いも様々である。その結果、「意欲」障害症状は、精神疾患の患者さんの「生きにくさ」につながる大きな要因となっている。

 一方、最近の神経科学的研究による、意欲機能に関わる脳領域の大まかな役割の解明と、特定の脳領域やそれらの間の神経回路の活動を特異的に計測し、操作する技術の進歩を鑑みると、

意欲障害を、脳領域や回路が元来持つ機能に基づいて層別化し、その層別化された各症状に関わる脳領域や回路の活動を人為的に操作することで、症状のメカニズムに基づいた根本的治療につなげるストラテジー

が、今や夢ではなくなってきた。

 実際に国内外において、より性能の高い光遺伝学分子ツールの開発、光と神経活動上昇の組み合わせによる転写活性化技術、脳への侵襲が少ない光以外の方法も含む刺激法の開発、ヒトへの応用を見据えた霊長類モデル動物での応用研究、ヒトでのブレインマシーンインターフェース(BMI)を活用した活動依存的な神経刺激法など、将来的に本研究が目指す方向と相乗的・相補的に意欲障害などの精神疾患の治療に応用される可能性のある研究が、多方面で進んでいる。

 そこで、システム神経回路研究グループは、近年の神経科学的研究の成果に基づいて意欲機能を層別化し、その層別化された機能に関わる中心的脳領域を想定する。これらの領域や神経回路が、意欲が関わる行動が遂行されているまさしくその瞬間においてどのような役割を果たすのか、という神経科学的にも大きなブラックボックスとなっている点について、げっ歯類における報酬に関わる条件づけ課題をモデルシステムとして、次の2つのアプローチによって明らかにしていく。

1) 領域や神経回路特異的な神経活動を電気生理学やイメージング技術により計測
2) 光遺伝学法によって活動を人為的に操作し、行動への影響について検討

 さらに、その研究によって明らかになる新知見を活かして、他グループの、ヒトにおける神経ネットワーク機能解析や、回路特異的分子ターゲッティングなどと共同して、「意欲障害」の新規診断法・治療法の開発につなげる。

2018年までのグループの主な業績

*は責任著者

原著論文

  1. Nonomura S, Nishizawa K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Kato S, Uchigashima M, Watanabe M, Yamanaka K, Enomoto K, Chiken S, Sano H, Soma S, Yoshida J, Samejima K, Ogawa M, Kobayashi K, Nambu A, *Isomura Y, *Kimura M. (2018)
    Monitoring and updating of action selection for goal-directed behavior through the striatal direct and indirect pathways.
    Neuron, in press
  2. *Ishino S, Takahashi S, *Ogawa M, Sakurai Y. (2017)
    Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval.
    European Journal of Neuroscience, 45 (10): 1313-1324.
  3. Chuong A, Miri M, Busskamp V, Matthews G, Acker L, Sørensen, A, Young A, Klapoetke N, Henninger M, Kodandaramaiah S, Ogawa M, Ramanlal S, Bandler R, Allen B, Forest C, Chow B, Han X, Lin Y, Tye K, Roska B, Cardin J, *Boyden E. (2014)
    Noninvasive optical inhibition with a red-shifted microbial rhodopsin.
    Nature Neuroscience, 17 (8): 1123-1129.
  4. *Ogawa M, Van der Meer M, Esber G, Cerri D, Stalnaker TA, *Schoenbaum G. (2013)
    Risk-responsive orbitofrontal neurons track acquired salience.
    Neuron, 77 (2): 251-258.
    ビデオアブストラクト: https://www.youtube.com/watch?v=so-Q2GG35DQ
  5. Ogawa M, Miyakawa T, Nakamura K, Kitano J, Furushima K, Kiyonari H, Nakayama R, Nakao K, Moriyoshi K, *Nakanishi S. (2007)
    Altered sensitivities to morphine and cocaine in scaffold protein tamalin knockout mice.
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 104 (37): 14789-14794

総説

  1. *小川 正晃 (2017) 過去の学習記憶を未来の適応行動に活かす神経機構
    Brain and NERVE ,69(11): 1241-1250.

研究内容

ラット、マウスなどのげっ歯類において、報酬に関わる条件づけ課題を用いて、意欲に関わる中心的脳領域、およびそれらの間の神経回路の機能を明らかにする。

プロジェクト終了時の目標

意欲障害症状の新規治療法開発に資する、意欲に基づく行動の神経回路機構解明

メンバー

役職/所属 氏名
特定准教授(PI) 小川 正晃
特定研究員 石野 誠也
特定研究員 Gideon Sarpong
特定研究員 鎌田 泰輔
技術補佐員 土井 弘子
技術補佐員 石野 真麻
京大医学部MD-phDコース 向平 妃沙

ホームページ: https://sites.google.com/view/ogawagroup/