【研究領域課題番号】21H03339 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歩行 / スプリットベルトトレッドミル / 適応 / 運動学習 / 小脳 / 下オリーブ核 / マウス / ラット / 肢間協調 / 登上線維 / 誤差情報

【研究成果の概要】

本研究では、左右分離型ベルトトレッドミルにおける歩行運動の適応において、小脳皮質プルキンエ細胞への下オリーブ核－登上線維系による誤差信号の時空間的な情報表現について、統計的機械学習技術を適用し、運動学的データにおける潜在的な説明変数を抽出し、被説明変数としての登上線維系がプルキンエ細胞に伝送する信号の活動パターンとの関係性について定量的に明らかにすることを目標としている。
新たに開発したマウス用の左右分離型ベルトトレッドミルを用いて、マウスの4足歩行時に左右のベルト速度を同一にしたtied-belt条件と左右で異なるベルト速度のsplit-belt条件での四肢の歩容解析を深層学習技術を適用して行った。その結果、マウスの4足歩行時において、tied-belt条件からsplit-belt条件へ移行した際の左右における肢間協調は前肢と後肢とでは質的に大きく異なり、特に、左右の前肢間における時間的協調について適応・学習の動態が明らかにされた。
ラット用左右分離型ベルトトレッドミルを用いて、ラットの後肢2足歩行時に、左右のベルト速度を同一にしたtied-belt条件から左右で異なるベルト速度のsplit-belt条件へ移行した際の運動学的特徴について3次元モーションキャプチャシステムを用いて解析した。それらの結果として、ヒト及びネコなどを用いた先行研究で報告されているsplit-belt条件での即時的な適応がラットの後肢2足歩行においても観察された。後肢の関節仰角について特異値分解による運動学シナジー解析の結果、脚軸の回転運動に対応する第一時間協調においては、split-belt条件におけるベルト速度の速い側と遅い側とでそれらのピークタイミングを変化させ、脚軸の伸縮運動に対応する第二時間協調や空間協調については、ベルト速度の速い側の肢に特徴的な変化が観察された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】20KK0226 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歩行 / 肢間協調 / 運動学シナジー / 左右分離型ベルトトレッドミル / マウス / ラット / 小脳 / 神経筋骨格モデル / 脊髄 / 中枢パターン生成器

【研究成果の概要】

本研究は、Drexel大学との国際共同研究として、歩行運動における肢運動の協調とその適応的制御に関わる脊髄小脳ループの働きについて、ラット及びマウスを対象に、運動学的解析、電気生理学的解析、光遺伝学を適用した小脳プルキンエ細胞におけるシナプス可塑性の発現阻害操作などの実験研究と、神経筋骨格モデルを用いた動力学シミュレーションによる構成論的研究を組み合わせて解明することを目的としている。
ラット用左右分離型ベルトトレッドミルを用いて、ラットの後肢2足歩行時に、左右のベルト速度を同一にしたtied-belt条件から左右で異なるベルト速度のsplit-belt条件へ移行した際の運動学的特徴について3次元モーションキャプチャシステムを用いて解析した。それらの結果として、ヒト及びネコなどを用いた先行研究で報告されているsplit-belt条件での即時的な適応がラットの後肢2足歩行においても観察された。後肢の関節仰角について特異値分解による運動学シナジー解析の結果、脚軸の回転運動に対応する第一時間協調においては、split-belt条件におけるベルト速度の速い側と遅い側とでそれらのピークタイミングを変化させ、脚軸の伸縮運動に対応する第二時間協調や空間協調については、ベルト速度の速い側の肢に特徴的な変化が観察された。
新たに開発したマウス用の左右分離型ベルトトレッドミルを用いて、マウスの4足歩行時に左右のベルト速度を同一にしたtied-belt条件と左右で異なるベルト速度のsplit-belt条件での肢運動の歩容解析を深層学習技術を適用して行った。その結果、マウスの4足歩行時において、tied-belt条件からsplit-belt条件へ移行した際の運動学的特徴は前肢と後肢とでは質的に大きく異なり、特に、左右の前肢間における時間的協調について適応・学習の動態が明らかにされた。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2020-10-27 - 2023-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】応用健康科学

【研究領域課題番号】16K13055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

行動性体温調節 / 尾隠し行動 / 卵巣摘出 / 温度感覚 / TRP / 視床下部 / 熱放散 / FOS / 女性ホルモン / 暑熱順化 / 体温調節 / ラット / マウス / 温度受容 / 更年期 / エストロゲン / 女性 / 熱中症 / 日内リズム / 体温 / 行動

【研究成果の概要】

研究は、①閉経後女性の耐暑能を明らかにするためのマウスモデルを作成し、②血中エストラジオール濃度の低下が、熱中症発生にかかわる複数の因子（自律性反応、行動性反応、温度感覚、暑熱にかかわる認知機能および行動）に、時間依存性に影響するか否かを検証した．マウスの暑熱逃避行動を評価するシステムを完成させ、同時に暑熱下での代謝量を評価した。エストラジオールは暑熱負荷時の代謝量低下に寄与しており、その低下は耐暑能の低下に関与していると考えられた。また、明期にその影響は顕著であった。暑熱逃避行動には影響がないと考えられた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】15K01615 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

中鎖脂肪酸 / 短鎖脂肪酸 / 廃用性筋萎縮 / ユビキチンリガーゼ / ラット / 高たんぱく質食 / 除神経 / 骨格筋 / 機能性脂質 / マウス

【研究成果の概要】

怪我や故障などによる身体活動量の低下にともない骨格筋は萎縮する。スポーツ選手にとってこのような廃用性筋萎縮は、現場復帰の遅れやパフォーマンスの低下につながるため、最小限にとどめることが重要となる。本研究では、特徴的な機能を有する「機能性脂質」を活用した新たな廃用性筋萎縮の予防法の開発を目指した。その結果、通常の脂肪酸よりも炭素数が少ない中鎖脂肪酸と呼ばれる機能性脂質の摂取により、筋タンパク質の分解系が抑制され、ギプス固定や除神経に伴う廃用性筋萎縮が一部軽減される可能性が示された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】実験動物学

【研究領域課題番号】24240066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

免疫 / マウス・ラットキメラ / 自己・非自己 / マウス / ラット / 異種キメラ / 発生工学 / 着床 / 受精能

【研究成果の概要】

母体-胎児相互認識における自己非自己の検討を行った。妊娠は同種であれば非自己でも受け入れるが、異種の場合はどのような自己非自己認識があるのかについて、免疫機能をほとんど持たない重篤な免疫不全マウスの子宮にラット胚の移植を試みたが、ラット胚が野生型マウスに比してより長く育つようなことはなかった。そこでマウス←ラット異種キメラを母体としたりマウスの2細胞期胚をテトラプロイドにすることにより胎盤がマウスで胎児がラットと分離された胎児を着床させる系を組み合わせ検討により、母体-胎児相互認識の初期には免疫応答以外の原因で異種の胚が育たなくなることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)

【研究分野】応用獣医学

【研究領域課題番号】14360185 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アフラトキシン / グルタチオンSトランスフェラーゼ / マストミス / ハムスター / マウス / ラット / グルタチオントランスフェラーゼ / アルデヒド / リダクターゼ

【研究成果の概要】

マストミス、ラット、マウス、ハムスターの肝臓その他臓器のサイトゾル分画におけるアフラトキシンB1(AFB1)のグルタチオン抱合化酵素(グルタチオンSトランスフェラーゼ(GST))活性を、AFB1-エポキシドを基質として還元型グルタチオン(GSH)とのin vitro反応で生成されるAFB1-エポキシド-GSH (AFB1-GSH)を測定することによって究明した。AFB1-GSAの分析はHPLC(アミノプロピルシリカに共有結合させたDフェニルグリシンを担体とするchiral column)を用いて行ない、基質としてのAFB1-エポキシドは反応系にハムスター肝臓ミクロソームとAFB1を含めることによって供給した。その結果、肝臓GST活性はマストミスで最も高く、以下マウス、ハムスター、ラットの順に高いこと、ラットで性差がみられ、雌は雄よりも有意に高いことが認められ、各動物種のAFB1毒性に対する感受性の差異に対応していた。また肝臓を含む各実質臓器におけるGST活性については、マストミス、ハムスター、マウス及び雌ラットにおいては、6臓器のうち肝臓に最も高い活性が認められたが、雄ラットにおいては、肝臓の活性が低いことを反映し、小腸に最も高い活性が認められた。肝臓、小腸、腎臓、精巣については、マストミスが他動物種よりも高い活性を示し、脳と肺については、マウスがマストミスと同程度、または最も高い活性を示した。またGST以外でAFB1の解毒に関与すると考えられているAFB1-アルデヒドリダクターゼ(AF-AR)については、AFB1-アルデヒドを基質とし、反応生成物であるAFB1-ディアルコールをHPLCで分析する系を構築し各動物種の肝臓における活性を測定した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)

【研究分野】実験動物学

【研究領域課題番号】14380383 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

グリーンマウス / グリーンラット / レッドマウス / 着床 / キメラ / MAPC細胞 / 異種胚キメラ / ジフテリアトキシン / Creリコンビナーゼ / トランスジェニックマウス / loxP / 骨髄細胞 / 幹細胞 / GFP / 異種移植 / ラット / マウス / 妊娠

【研究成果の概要】

異種胚生着の目標の一つは、臓器移植などに使用できるような臓器を異種の動物に作らせることである。そのために必要なことは、目的の臓器を欠損した動物と、その臓器以外が欠損するような動物を組み合わせることにある。異種キメラにおいて片方の胚に由来を限定する方法について検討を行った。
即ち、ジフテリアトキシンをLoxP配列で挟んでおき、Creリコンビナーゼが働いたときにだけ毒素遺伝子が転写されるようにしくんだトランスジーンを作製した。ついでこのトランスジーンをもつトランスジェニックマウスを作製し、現在ひとつのラインを樹立した。さらにこのラインのほかに臓器特異的に発現するCreリコンビナーゼとして、精子が産生されるときにのみ働くプロタミンのプロモーターを用い、その制御下にCreリコンビナーゼを発現するようにしたトランスジーンをもつ別のトランスジェニックマウスを作製した。このように作製したジフテリアトキシンをもつトランスジェニックマウスと、Creリコンビナーゼをもつマウスを交配して、得られる産子に初期の目的どおりのフェノタイプが現れるか否かを検討したところ、計画通りに精子を欠損する不妊のマウスが得られた。このことからわれわれの設計どおりに、一部の臓器のみを欠損させる動物をデザインどおりに作製できることが示された。
またキメラマウス作製の過程で雌雄キメラを作製し、一個体内における雌雄細胞の分布やその運命について検討を加え、雄に分化した個体の中では雌の細胞も精原細胞になることを見出すとともに一部雌細胞は精巣の中で卵子に分化できることを示し生殖細胞の性の分化に関する基本的な仕組みを明らかにするとともに、異種キメラによる生殖細胞の作出のための基礎データをえることができた。
これらの研究を通じて異種キメラ作製法を基本にした臓器移植の基礎データをかためることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】16,000千円 (直接経費: 16,000千円)

【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】13460130 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

精細胞 / エストロジェン / ビスフェノールA / セルトリ細胞初代培養系 / 末分化生殖腺器官培養系 / 精巣索 / ラット / マウス / 未分化生殖腺器官培養系 / セルトリ細胞培養系 / テストステロン

【研究成果の概要】

精細胞の基礎的データの収集を目的として、ヒミズおよびコウモリのステージ表の作成を行い、またレクチン染色性の相違を確認した。同時にシグナル伝達因子であるSmadの精巣における分布を観察した結果、Smad2,Smad3 mRNAは精祖細胞および精母細胞に検出された。次にエストロジェンの精巣における役割を検討するため、生後10週齢の雄ラットにエストロジェンを投与し、1日後に精巣内のテストステロンおよびステロイド合成酵素mRNAレベルを観察した。その結果、テストステロンは著しく減少し、合成酵素も減少した。さらに、生後10日齢のラット精巣より確立したセルトリ細胞培養系に、エストロジェン作用を示す内分泌かく乱物質の1つとされるビスフェノールA(BPA)を10,100,1000pg/mlの濃度で添加し,2,4,6日後に採材、対照群と比較した。その結果、添加後2日では、それぞれ変性したセルトリ細胞が7.2,14.7,20.8%増加していた。同様に添加後4日では、それぞれ11.4,19.5,28.3%,添加後6日では、それぞれ12.6,21.3,34.9%増加していた。これらの増加はいずれも対照群に比べ有意であった。また生後1〜2月齢のシバヤギ精巣より確立したセルトリ細胞初代培養系に、BPAを1,10,100μMの濃度で投与し、1,3,5日後に採材し観察した結果、ラットの場合と同様、濃度依存的、時間依存的に変性セルトリ細胞が増加したことから、BPAがセルトリ細胞に対して直接的な影響を与える可能性が示唆された。続いて胎齢11.5日のマウスの未分化生殖腺器官培養系に、BPAおよび17βエストラジオール(E2)を0.1,1,10μM投与し、5日後に採材、対照群と比較した。その結果、雄では精巣索の正常な形成が確認され、雌においても変化は認められず、BPAおよびE2は未分化生殖腺の初期発生には直接的な影響を与えないことが推測された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】11,400千円 (直接経費: 11,400千円)

【研究分野】実験系心理学

【研究領域課題番号】13301005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海馬 / 空間認知 / 記憶 / 学習 / キンカチョウ / マウス / ラット / サル / ハト / キンギョ

【研究成果の概要】

本研究は海馬認知機能を比較心理学的に解明することを目的として出発したものである。そのため、魚類、鳥類ラット、サル、ヒトの各研究チームを構成し、相互に連携をとりつつ研究を行った。魚類についてはモリス型迷路に相当するものを考案し、大脳背内側部に海馬と機能的に対応する部位を同定することができた。また、鳥類では海馬損傷が条件性弁別を阻害しないことを明らかにした。さらに、神軽毒による海馬内側部、海馬傍部、海馬全体の3種類の損傷を行い、空間弁別の形成は海馬全体の損傷においてのみ認められることを明にした。また、国外研究協力者であるH-J. Bischofとの共同研究では、キンカチョウの空間記憶における海馬機能を明らかにした。ラットではホーミング課題実験により、海馬損傷ラットの餌持ち帰り行動の失敗が観察された。また、イボテン酸による海馬CAIの選択的損傷がモリス水迷路での場所課題で障害を示すことが明らかとなった。サルでは脳虚血によるCAI損傷を行い、少数刺激セットでは見本合わせに障害が見られたが、多数刺激セットでは障害が見られず、海馬が刺激間の干渉作用を解決する機能を持つことが示唆された。ヒトでは海馬損傷患者が通常の短期記憶課題では顕著な障害を示さなかったのに対し,虚再認課題では成績の低下を示すことがわかった.この結果から,符号化時の文脈判断と意味処理に,海馬が関与する可能性が示唆された.これらの成果を踏まえて、国外から海馬研究者を招聘し、最終年度に慶應義塾大学でComparative study of hippocampal functionsという国際シンポジウムを行った。この成果は他のinvited authorsの原稿を含めてReviews in Neurosciencesの特集号として編纂作業が進んでおり、2005年中に出版される予定である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】12670198 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

1,4-phenylene diisothiocyanate / Phenylethyl isothiocyanate / benzylisothiocyanate / 膀胱発がん / 肝発がん / マウス / ラット / N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine(BBN) / 1,4-Phenylene diisothiocyanate / Phenylethylisothiocyanate / イソチオシアネート / 膀胱癌 / N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine / ICRマウス / イソチオシアネート系物質 / Diethylnitrosamine(DEN) / 1,4-phenylene diisothiocyanate(DITC) / phenobarbital(PB) / 肝発癌 / glutathione S-transferase placental form(GST-P)

【研究成果の概要】

イソチオシアネート系物質、1,4-phenylene diisothiocyanate(DITC)の修飾効果をDiethylnitrosamine(DEN)-phenobarbital(PB)誘発ラット肝発癌モデルにおいて検討した。その結果、イニシエーション期、プロモーション期、ポストイニシエーション期共にDITC投与により、肝腫瘍発生抑制を認めた。イニシエーション期に抑制効果をより著明に認められた。しかし、肝前癌性病変であるGST-P陽性巣でも、同様にDITCによる抑制効果を認めた。
DITCの修飾効果をN-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine(BBN)誘発マウス膀胱発癌モデルにおいて検討した。膀胱腫瘍発生率は、イニシエーション期で有意の抑制効果がが認められた。ポストイニシエーション期では有意差はなく、抑制傾向が認められた。dysplasiaでもイニシエーション期DITC投与による抑制効果を認めた。
BITC等よりも抗酸化性の強いと考えられるDITCを用いた長期実験で、ラット、マウスの別々の臓器モデルを用いたが、発癌性ばかりでなくプロモーション作用も確認できなかった。また、DITCについては、ラット肝発癌、マウス膀胱発癌モデルにおいて抑制作用が見い出された。これは、新規の毒性の少ないイソチオシアネート系物質の可能性を示唆する。
BITC、PEITCについて、ラットBBN誘発膀胱発がんモデルを用い、イニシエーション期ないし、プロモーション期にBITC、PEITCを単独もしくは併用で混餌投与し、長期のin vivoにおける検討を行った。実験を終了し、屠殺剖検した。現在、標本作成中であるが、剖検時、マクロ観察の結果では、BBN誘発膀胱発癌をBITC、PEITC各々単独では膀胱腫瘍が増加し、併用投与では膀胱腫瘍は減少した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000 - 2003

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)

【研究分野】実験動物学

【研究領域課題番号】04454576 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

実験動物 / Bacteroides / 腸内フローラ / マウス / ラット / ウサギ

【研究成果の概要】

マウス、ラット、ウサギ、モルモットの盲腸内容物より分離した108.0株のBacteroidaceaeを生物・生化学症状により菌種の同定を行った。その結果、マウスではuntypable-1が全ての個体で出現し、NCの一個体を除いて最優勢に出現した。CF♯1でB.vulgatusが全ての個体で出現し、NCでは"fragilis"グループとothersはまったく検出されなっかたがuntypableの菌群はグループ1、2、3いずれも全例から分離された。BALB/cでは2/3例でB.fragilisが分離された。ラットではマウスに見られたuntypable-1はまったく検出されず、B.vulgatusとB.fragilisが優勢で、その他 B.eggerthiiとB.splanchnicusが分離された。モルモットではほとんどの個体でB.vulgatusが分離され、しかも最優勢菌種であった。ついで、B.splanchnicusが5/9例で検出された。B.uniformis とB.fragilisは一例ずつより分離された。また、3ヶ所の飼育場ごとの違いは見られなっかた。ウサギでは他の動物に比べて極めて多くの菌種が分離され、B.ovatus,B.thetaiotaomicron,Rikennnera microfususはウサギのみで検出された。ウサギではfragilisグループが最優勢菌種で、B.vulgatus,B.uniformis,B.fragilisが最優勢に、B.ovatus,B.eggerthiiが優勢菌として腸内に定着していた。また、NZWとJW/CSKに分離される菌種に大きな違いは見られなっかた。さらに、biovarのレベルでの比較では、マウスとラットに共通に分離されるB.vulgatusでも分離されるbiovarが異なった。ウサギ、モルモット間でも異なったbiovarが検出された。R.microfususはウサギからのみ分離されるが、NZWとJW/CSKで分離されるbiovarが異なった。以上のようにbiovarのレベルまで検出することで動物種差や系統差により定着している菌種が異なることが明かとなった。
無菌マウスにブタ糞便を投与して作出したブタフローラマウスでは、ブタで最優勢のB.suisが全く検出されず、普通マウス同様の"fragilis"グループで締められた。これらの結果は動物の種類によりBacteroidesの菌種を選択することが実験的に証明された。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】6,800千円 (直接経費: 6,800千円)