【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】16K01307 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

認知制御 / 睡眠障害 / シフト勤務 / ストレス / 事象関連深部脳活動法 / 事象関連電位 / 血糖値 / 覚醒 / 交感神経亢進 / 心拍数 / 途中覚醒 / ノルアドレナリン / 炎症 / 鉄代謝 / 酸化ストレス / 免疫システム / サイトカイン / 免疫グロブリン / 睡眠 / 認知機能障害 / 深部脳活動 / 背側前部帯状回 / 脱賦活 / ネットワークダイナミクス / 外発性随意運動 / 反応抑制 / 血糖値スパイク / 事象関連深部脳活動 / 持続的注意機能 / フレミンガムリスクスコア / 連続血糖値モニタリング / 糖新生 / 認知神経科学 / 脳機能計測 / 栄養免疫学 / 人間環境科学 / 予防医学

【研究成果の概要】

認知課題遂行中の深部脳活動のダイナミクスを明らかにするため、我々は脳波による事象関連深部脳活動法及び事象関連電位法を採用しました。刺激競合課題遂行において、学習記憶を参照する反射的認知処理を初めて見出しました。さらに外部リズムへの同期課題では、単調な等間隔リズムに対しては眠気が誘発されるが、逸脱刺激への同期動作が覚醒と相関するサリエンスネットワークを起動し、認知機能の維持に貢献し得ることを見出しました。こうした認知処理の特徴は、深夜の低覚醒・低血糖状態で高次認知機能維持に資する可能性を示唆しました。

【研究の社会的意義】

従来、認知処理のプロセスを議論する上で課題遂行時の習熟効果は極力排除されてきました。しかし、本研究により、競合解消の必要のある課題において課題遂行時の学習記憶が正しい認知処理に重要であることが初めて示唆されました。この結果により、十分な学習を行うことにより、低覚醒・低血糖の極限状態でも高いエネルギー代謝の必要な高次認知機能を維持できる可能性が示唆されました。本研究の成果は、医療従事者のシフト勤務において重篤疾患リスクを高める高エネルギー代謝を回避しながら高次認知機能を維持する方法論の確立に資する点で学術的意義はもとより社会的意義は大きいと考えられます。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】25670395 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ストレス / 脳 / サイトカイン / 脳心連関 / 炎症 / 臓器連関

【研究成果の概要】

精神的ストレスが原因となるたこつぼ心筋症の発症メカニズムは不明とされている。我々はモデル動物を用いて心尖部を支配する心臓交感神経中枢の同定を行い、その領域でアストロサイトによって活性化されるCcl2の発現上昇を確認した。また、Ccl2は交感神経中枢を活性化し、さらに星状神経節と心臓交感神経におけるNPYの発現を上昇させていた。一方でNPYはβ受容体刺激をブロックする陰性変力作用を有しており、Ccl2を脳内に投与することで心機能障害を引き起こすこと、さらにはNPYの発現を阻害することで心機能障害を回避できることを見出した。これらの知見より、たこつぼ心筋症の分子生物学的な発症メカニズムを解明した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】24249048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳心連関 / ストレス / サイトカイン / 神経伝達物質 / ストレス心筋症 / カテコールアミン / 炎症 / 臓器連関

【研究成果の概要】

本研究では痙攣を誘発することによりたこつぼ型心筋症を発症するマウス・ラットモデルを開発し、これを用いて、たこつぼ型心筋症発症のメカニズム解明を目指した。
まず逆行性トレーサーにより左室心尖部を支配する交感神経は左側の星状神経節を介して、中枢は主に視床下部傍室核付近に存在することが明らかとなった。左室心尖部を支配する交感神経の中枢をマイクロサンプリングし、DNAマイクロアレイを用いた解析より同部位がCCL2などにより活性化され、その興奮が末梢に伝達していることが示唆された。さらに、星状神経節において、ニューロペプタイドY(NPY)の発現が上昇していることが確認された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)

【研究分野】応用健康科学

【研究領域課題番号】23240097 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオマーカー / プロテオミクス / マイクロアレイ / リボソームプロファイリング / 運動 / ストレス / 筋損傷 / 炎症 / ホルモン / サイトカイン / マイクロRNA / 尿 / 老化 / エクソソーム / プロテオーム解析 / 酵素免疫測定法 / ウェスタンブロット / 活性酸素

【研究成果の概要】

運動ストレスに応答するバイオマーカーを検索するため、激運動前後の血液・尿サンプルでプロテオーム解析を行い、運動前後で変動したスポットに関して質量分析装置で同定した。そのうち、尿で顕著な上昇を示した分子についてELISAを構築した。また、血中に存在するマイクロRNAに着目し、マイクロアレイを用いた網羅的解析により一過性レジスタンス運動に応答する複数の血中マイクロRNAを同定し、リアルタイムPCRを用いて発現を定量した。さらに、遺伝子発現の網羅的解析に関しては、特に翻訳動態変化の解析に特化したリボソームプロファイリングの立ち上げに国内で初めて成功し、バイオマーカー開発への応用を開始した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】49,010千円 (直接経費: 37,700千円、間接経費: 11,310千円)

【研究分野】神経・筋肉生理学

【研究領域課題番号】11308033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

情動 / 記憶 / 認知 / ドパミン / 大脳辺縁系 / ニューロン活動 / 報酬 / 行動 / 免疫 / サイトカイン / ストレス

【研究成果の概要】

I.認知・情動・行動出力過程における大脳辺緑系ニューロンの応答性
聴覚または視覚要素刺激、およびそれらの組み合わせによる構成連合刺激-報酬連合課題に対するラット前部帯状回、扁桃体,および後部視床領域ニューロンの応答性を解析した。その結果,前部帯状回は,認知的ならびに情動的要因を行動実行に転換する過程で,扁桃体基底外側核は連合学習に、後部視床領域は報酬刺激の認知および報酬予測に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
II.認知・記憶-行動出力過程における大脳辺緑系ニューロンの応答性
マウス、ラットおよびサルを用いて場所移動学習課題遂行中の海馬体-側坐核系および外側中隔核ニューロンの応答性を解析した。その結果、1)ラット外側中隔核は,空間,報酬および内的感覚の統合処理過程に重要な役割を果たしている,2)海馬体よび側坐核ニューロンはいずれも報酬応答性(ICSS報酬に依存した応答)および空間応答性を有しているが,海馬体ニューロンでは.報酬よりは空間応答性が強く,逆に側坐核ニューロンでは,空間よりは報酬により強く関連して応答する,3)海馬体ニューロンの場所応答は、単なる場所の認知だけでなく、動物の移動経路の学習と関連していることが明らかになった。
III.内側側頭皮質における顔・表情の認知・記憶機構
サル側頭皮質(下側頭葉皮質,上側頭溝皮質)からニューロン活動を記録し,遅延見本合せ課題(見本およびテスト刺激が同一人物であるかどうか判定する課題)に対するニューロンの応答性を解析した。その結果、側頭溝皮質では顔の向き(方向)が、下側頭葉皮質では既知性のある特定の個人の顔が再現されていることが示唆された。
IV.大脳辺緑系における物質機構
D2受容体ノックアウトおよびワイルドマウスを用いて、画像医学的、行動学的および神経生理学的解析を行なった結果、1)ドパミンは、大脳皮質,線条体,海馬および視床の活動性を調節している、2)側坐核ニューロンの報酬予期応答にD2受容体が重要な役割を果たしている、3)D2受容体ノックアウトマウスでは不安が亢進していることが示唆された.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】37,590千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 1,890千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】05556048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ストレス / 視床下部 / HPG軸 / 神経伝達物質 / サイトカイン / 神経行動学 / 免疫神経内分泌連関 / 動物福祉 / 生殖内分泌軸 / 免疫神経内分泌系

【研究成果の概要】

科学的根拠に基づく客観的なストレス評価系の確立が待たれている。本研究では、種々のストレッサーが生体に及ぼす影響について、自律機能の中枢である視床下部の神経活動を指標として個体レベルにおけるストレスの神経行動学的評価法の開発を目指した。この研究モデルの最大の特色は、電気生理学的・神経生化学的手法を応用した視床下部神経活動のリアルタイム解析と、従来の体系化された行動解析法を組み合わせようとした点にある。3年間にわたる研究期間を通じて,具体的には、シバヤギを基礎実験モデルとして以下に要約される研究成果を得ることができた。(1)行動学的検討:グラム陰性菌由来のエンドトキシンであるリポ多糖(LPS)を投与した際に出現する行動変化について、無拘束のシバヤギを用いた詳細な行動学的解析から,病態行動を数値化し基盤的実験モデルを作出することに成功した。(2)生理学的検討:上記の実験モデルについて,自律神経系,内分泌系および免疫系の変動を解析し,これらパラメターの相互関係について検討を行った。(3)免疫組織学的検討:ストレス反応に関連が深い神経ペプチドであるコルチコトロピン放出ホルモン,バゾプレッシン,オキシトシンについて脳内における局在様式を明らかにし,神経生理学的アプローチのための基礎情報を集積した。(4)免疫学的検討インターロイキン-1αおよびβ,腫瘍壊死因子TNFについて,遺伝子クローニングを行って塩基配列を決定し,遺伝子発現を行って生物活性を有する各サイトカインを回収することに成功した。(5)神経内分泌学的検討:多ニューロン発射活動を指標に視床下部機能を評価し,また覚醒・無拘束状態の動物より脳下垂体門脈血を連続採取方法の開発に成功するなど,ストレス時の神経内分泌反応を解析してゆく上で有用な研究手法を確立することができた。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1993 - 1995

【配分額】16,900千円 (直接経費: 16,900千円)