平成29（2017）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	29−共研−2002		分野分類			統計数理研究所内分野分類			a
						主要研究分野分類			3
研究課題名	呼吸リズム形成におけるニューロンネットワークとアストロサイトネットワークの相互作用の解明
フリガナ 代表者氏名	オク ヨシタカ 越久 仁敬				ローマ字		Oku Yoshitaka
所属機関	兵庫医科大学
所属部局	生理学生体機能部門
職　　名	教授
配分経費	研究費	40千円		旅　費		21千円		研究参加者数		10　人

研究目的と成果（経過）の概要

研究目的：脳はニューロンとアストロサイトの二種類の細胞で構成されている。従来、脳機能は、多数のニューロンよりなるニューロンネットワークの活動パターンで決定され、その際、アストロサイトはニューロン周囲の環境を維持する程度の副次的な役割しか果たしていないと考えられていた。しかし、最近になって、アストロサイトはニューロンと双方向性に情報のやり取りを行うことにより、ニューロンと共に神経活動を形成していることが明らかになってきた。本研究では呼吸リズムを生成している脳幹部位であるpre-Botzinger complexにおいてニューロンとアストロサイトの活動をカルシウムイメージングにより計測し、相互の影響を統計数理学的に解析する。また、呼吸ニューロンネットワークと局所的に緩徐な振動活動するアストロサイトネットワークがカップリングした場合に呼吸リズムにどのような影響が生じるのかを数理モデルのシミュレーションによって明らかにする。

成果（経過）の概要：我々は、自発的呼吸神経活動と関連する同期神経活動を保持する脳スライス（リズミックスライス）標本を用いて、リズムジェネレータであるpreBotzinger complexのカルシウムイメージングを行ってきた。2017年度は、ゲッティンゲン大学のHulsmann教授と共同研究を行い、様々なトランスジェニックマウスを用いて、呼吸活動と同期して活動する抑制性ニューロンとグリア細胞の詳細な解析を行った。また、脳幹脊髄標本の吻側断端面のCaイメージングを行い、グリア細胞の活動を解析した。
　2017年度の業績としては、光遺伝学的手法を用いて、特定の呼吸フェーズにグリシン作動性抑制性ニューロンを活性化／不活性化させた場合、呼吸リズムをどのように変えるかを検討した実験データを、数学モデルで結果を再現できるかどうかの検討を行い、報告した。（Neuroscience, 2017）。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

1. Oku Y, Hulsmann S. A computational model of the respiratory network challenged and optimized by data from optogenetic manipulation of glycinergic neurons. Neuroscience, 2017; 347:111-122.

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

研究集会1　統計数理研究所膜電位・カルシウムイメージング共同研究の総括と今後の研究の方向性　2018年2月23日　ダイヤ会議室（東京都渋谷区道玄坂2-15-1 ノア道玄坂309号室）6名参加。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
石黒 真木夫	統計数理研究所
岡崎 俊太郎	早稲田大学
岡田 泰昌	独立行政法人国立病院機構村山医療センター
尾家 慶彦	兵庫医科大学
染谷 博司	東海大学
武田 湖太郎	藤田保健衛生大学
田村 義保	統計数理研究所
三分一 史和	統計数理研究所
ラル アミット	Beijing University