研究成果 研究成果 研究成果 研究成果 (1) 計画研究計画研究計画研究計画研究

A-1複数複数複数複数骨骨骨骨格格格格筋筋筋へ筋へへへのののの単単単シナ単シナシナプシナプププス性発散ス性発散ス性発散投射ス性発散投射投射投射構造の解剖学的構造の解剖学的構造の解剖学的同構造の解剖学的同同定同定定定

関和彦、大屋知徹、Sandra Puentes Martinez Milena、梅田達也(国立精神・神経セ・モデル 動物)所内対応者：高田昌彦 脊髄運動ニューロンに投射するPremotor neuronは 大脳皮質、脳幹、脊髄にそれぞれ偏在し、最近の申請者らの電気生 理学的実験によってPremotor neuronの複数筋 への機能的結合様式が筋活動の機能的モデュール(筋シナジー)を構成す る こと が明らかになってきた。この神経解剖学的 実体について は全く明らか にされておらず、ヒトの運動制御の理解の発展 と、運動失調に 関わる筋、神経疾 患の病態理解や新しい治療法の開発のた めには喫緊の 研究課題であ る。そこで本研 究で は上肢筋の脊髄運動ニューロンへ投射する細胞(Premotor neuron)の起始核であ る脊髄、赤核、大脳皮質からの発散性支配 様式を解剖学的に明らかにする ことによって、霊長 類におけ る巧緻性に関 わる皮質脊髄 路の脊髄運動 ニューロンへの直接 投射の機能的意義を解剖学的観点から検討す る。本年度は第 一に、霊長類の筋肉への注入によって、手指筋運動ニューロ ンへ逆行性に最も高い選択性を 持って遺伝子を発現させるウィルスベク ターの同定を目指した。そのため に様々なマーカ ー遺 伝子をつけたAAV 及びレンチウィルスベ クターを、サルの手固有筋及 び手首筋に注入し、ラベルさ れる脊髄ニュー ロン の組織学的解 析を行なった。現在解析中で ある。また、神経終末を注入中に同定する ため、電気刺激による新たな 方 法を 開発した。一方、本研究の目 的が達成した際には、当該ニューロン活動を光遺伝学的に修飾するこ とが可能にな る。

その ため、末梢神経の特 定の求心神経に選択的に遺伝子発現 を誘導するウィルスベクタ ーの同定とそ の検証のため の電気 生理学的実験を行 なった。

A-2運動異常運動異常運動異常運動異常症症症の霊長類モデルにおける症の霊長類モデルにおけるの霊長類モデルにおけるの霊長類モデルにおける脳活脳活脳活脳活動異常の動異常の動異常の動異常の電気電気電気電気生理学的解析生理学的解析生理学的解析生理学的解析

磯田昌岐(関西医科大・医)、松本正幸(筑波大・医)、Kevin McCairn(韓国Brain Research Institute) 所内対応者：高田昌彦

トゥレット症候群は，運動チック と発声チック を主徴とする運動異常疾患である。本研究 では各チック症状の病態生理 学的機構を明らか にするため，同疾 患の霊長類モデルを薬理学的手法によ り作出し，大脳皮質と大脳基底核の神経活動を 電気生理学的に解 析した。まず，GABA-A受容体の拮抗薬であるbicucullineをマカ クザルの被殻と側坐核に微量注入し，

それぞれ運動チッ クと発声チッ クを誘発する ことに成功し た。次いで，大脳皮質運動野，前部帯状皮質，被殻，側坐核よ り局 所電場電位local field potentialsを記録し，各チック症状出 現後の神経活動を比較した。その結果，運動チックの発現 時に は大脳皮質運動野と被殻に おいて顕著な異常活動が記 録され，発声チック の発現時 には前部帯状皮質と側坐核におい て顕著な異常活動が記録された。本研究の実施により，トゥレット症候群の運動チック と発声チック の発現には，大脳皮 質・基底核系の異なるネットワークが関与す ることが示唆された。

A-3行動制行動制行動制行動制御御御御に関に関に関わに関わわわるるる高る高高次高次次次脳脳脳脳機能の解機能の解機能の解明機能の解明明明にににに向向向けた向けたけたけた神経神経神経ネ神経ネネネッッッットトトワトワワワークの解析ークの解析ークの解析ークの解析 星英司(東京都医学総合研究所) 所内対応者：高田昌彦

認知的な行動制御において重要 な役割を果た す霊長類の前頭葉には複数の運動関連領野がある。特異的な 機能を営む複 数の領野の機能連携のもと、滑ら かで目的にか なった動作が 達成されるが、そ れらの神経基盤は依然と して不明であ る。

そこ で、本共同研究では、その構造的基盤を解 明することを目指して実施 された。シナプスを越えて逆行性に伝播す る性 質が ある狂犬病ウイルスをトレ ーサーとして 用いることに より、越シナプス性のネットワーク構築を解剖学的に解 析した。

本年 度は、運動の企画 と実行の過程において重要な役割を果 たす高次運動 野の二領域に、異なる蛍光色素を発現する狂犬 病ウイルスベクタ ーを打ち分け ることを行った。数日の生存期間の後に脳 標本を作製し たところ、注入部位に入力を送っ てい ると思われる脳部位に強い蛍光が観察さ れた。これは、今回用いた狂犬病ウイルスベ クターが霊長 類の脳におい てシ ナプス特異的に伝播する性質を 有しており、強力なトレーシ ングツールと なることを示 す。今後、顕微鏡下で細胞レ ベル の分布の解析を進めることによ り、複数の運動関連領野から 構成されるネットワーク構築の理解が深まることが期待され る。

A-4 Phylogenetic and population genetic studies for conservation of nonhuman primates in Myanmar Aye Mi San (Mawlamyine University, Myanmar) 所内対応者：田中洋之

Myanmar is located in the center of Continental Southeast Asia, and holds a variety of habitat environment for nonhuman primates.

Hence, high diversity of nonhuman primates are described: 3 species of gibbons, 7 species of leaf monkeys, 5 species of macaques and one species of the slow loris. This research aims to see phylogenetic relationship among the local populations of Myanmar non-human primates by analyzing DNA sequences of highly variable region of mtDNA, as well as to confirm phylogenetic status of Myanmar monkeys by constructing phylogenetic trees together with DNA sequence data of monkeys from other countries. In 2014, the 1st year of the planned research “International Cooperative Research on Evolution and Conservation of Asian Primates”, I conducted those examinations on the Myanmar subspecies of the long-tailed monkey (Macaca fascicularis aurea). To see mtDNA phylogeography, I sequenced the D-loop region for the samples collected in 11 localities and infer phylogenetic tree using

approximate 560 bp of hyper variable region 1 of D-loop. The result suggested a relatively large genetic differentiation among local

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populations of M. f. aurea in Myanmar. However, in one case transportation of monkey by humans was suspected. Next, I sequenced approximate 1470 bp of the 12S-16S region for 5 samples of M. f aurea and 12 individuals representing 9 species (M. arctoides, M.

assamensis, M. fascicularis, M. fuscata, M. leonina, M. mulatta, M. nemestrina, M. silenus and M. thibetana). All the 5 samples of aurea, including 3 pets and 2 fecal DNA samples from Indian Single Rock Mountain (Southern Myanmar) showed an identical sequence for this region. In the species-level phylogenetic tree, M. f. aurea was placed at the basal position, not forming a cluster with other subspecies of M. fascicularis from Laos and Sumatra. These results will be helpful to find evolutionary significant units for conservation of Myanmar’s endemic subspecies of the long-tailed monkey.

A-5認知認知認知認知機能と行動制機能と行動制機能と行動制機能と行動制御御御における外御における外における外における外側側側手綱核側手綱核手綱核手綱核のののの役割役割役割役割

松本正幸(筑波大・医)、川合隆嗣(関西学院 大・院・文)、佐藤暢哉(関西学院大・文) 所内対応者 ：高田昌彦

外側手綱核と前部帯状皮質は罰に関連した神経シグナルを伝達する脳領域である。昨年 度から引き続き、それぞれのシ グナ ルが脳内の学習プロセスに 果たす役割を 検討するため、マカクザル(ニホンザルと アカゲザル)を用いた電気生理学的 研究 を実施した。まず、二頭のサ ルに逆転学習課題を訓練し た。この課題では、サルに二つの選択肢を呈示し、一方を 選 ぶと50%の確率で報酬が得られ るが、もう一方を選 択しても 報酬は得られ ない。報酬が得られる選択肢は数十試行の 間固 定さ れ、その後、明示的なインス トラクション無しに入れ換わる。サルは、一 方を選んで 報酬が得られ ない試行が続いた とき、も う一方に選択 を切り替える必要がある。課 題遂行中のサルの外側手綱核と前部帯 状皮質から神経活動を記録 した ところ、両方の脳領域で報酬が得られなかった ときに活動を上昇させる神経細胞が多数 見つかった。特に、前部帯状皮質 の神経活動は、現在だけではなく、過去に報酬が得られなかった情報も保持 しており、サルの将来の選択 行動の調節に深 く関 わっていた。一方、外側手綱核では選択行動に関連した神経活動は見られなかった が、前部帯状皮質よりも早い タイ ミングで神経活動が上昇してい た。以上の結果 から、まず外側手綱核で無報酬が検出さ れ、その後、前部帯状皮質でサル の選 択行動が決定 されると示唆される。2頭のサルから十分 なデータを得ることができ たので、現在、論文投稿の準 備を 進め ている。

A-6霊長類における霊長類における霊長類における霊長類における概概概日概日日時日時時時計と計と計と計と脳高脳高脳高脳高次機能との次機能との次機能との連次機能との連連連関関関関

清水貴美子、深田吉孝、中辻英里香(東大 ・院・理) 所内対応者：今井啓雄

我々はこれまで、齧歯類を用い て海馬依存性の長期記憶形成効率の概日変動を見出し、SCOPという 分子が概日時計と 記憶を結びつける鍵因子である可能性を示す結果を得てき た。本研究 では、ヒト により近い脳構造・回路を持つサルを用 いて 、SCOPを中心とした概日時計と記憶との 関係を明らか にする。

ニホンザル6頭を用いて、苦い水と普通の水をそれぞれ飲み口の色が異なるボトルに いれ、水の味と飲み口の色と の連 合学習を行う。さら に、記憶効率の時刻依存性を検討する。記憶測定の前段階として、水の味と飲み口の色が連合する事 をサ ルに覚えさせ るための前学習(学習/テストに用いるもの とは別の目印)を1日1回3日間、同じ時刻におこなった。前 学習の次に、学習とその24時間後に記憶テス トをおこなう 。記憶テスト では普通の水を入れた2つ のボトルに学習時と 同じ飲み口の色を 用いる。どちら のボトルを選ぶかをビデオ観察し、記憶できているかの判断をおこな う。この方法に お いて、時刻による記憶の変化が見られたが、1時刻につき2頭のデータし か取れていな いため、更に例数を増やす 予定で ある。各時刻6頭の記憶テストデ ータが揃い次 第、SCOPshRNA発現レンチ ウイルスをもち いた海馬特異的なSCOPの発 現抑制により、記憶の時刻依存性に対するSCOP の影響を 検討する。

A-7 二二卵二二卵卵卵性性性ふ性ふふふたたたたごごごチンパンジーの行動発ごチンパンジーの行動発チンパンジーの行動発達チンパンジーの行動発達達達に関する比較発に関する比較発に関する比較発に関する比較発達達達達研究研究研究研究

岸本健(聖心女子大・文)、安藤寿 康(慶應義 塾大・文)、多々良成紀、山田信宏、小西克也(のいち動 物公園) 所内対応者：友永雅己

高知県立のいち動物公園のチンパンジー集団では，2009年に1組の二卵性の雌雄の双子が誕生し，母親による養育が 現在 まで継続して いる。チンパン ジーでは母親の自然哺育に よって双子が育った例はほとんどなく，母親独りで双子を養 育す ることは困難であると考えられてきた 。このため，のい ち動物公園で は，母親以外のメンバーも双子を世話して いる 可能性があった 。この可 能性を 検討するため に，こ の双子とその母親，父親，非血縁者(すべて 成体のメス)の9人を現在 まで，それぞれ個体追跡法で観察しつづけてい る。得られたデ ータを解析し た結果，母親以 外の非血縁者 が，双子を背中 に乗せて移動する などの世話行動を行ってい たことが確認 された。この 成果はScientific Report誌 に掲載され，また滋賀 県立 大学において 開催された「 子育ちと子育ての比較発達 文化研究会第1回フォーラム」で披露さ れた。

2014年度 に入り，双子は5歳齢となった。非血縁者による双子に対する世話行動の量は大きく減少した一方，双子た ちが非血縁者を叩いた際に反撃を受けること が多くなって いることが観 察より見てと れた。双子の成長 とともに，非血縁 者の双子に対する 行動に変化が 生じているこ とがうかがえた。

A-8ゲノゲノゲノゲノムムムムによる霊長類におけるによる霊長類におけるによる霊長類におけるによる霊長類における脳脳脳脳機能の機能の機能の多様機能の多様多様性の解多様性の解性の解性の解明明明明

橋本亮太(大阪大・院・連合小児発達学)、安田由華、山森英長(大阪大 ・院・医学系) 所 内対応者：今 井啓雄

統合失調症、うつ病、自閉スペク トラム症などの精神神経疾 患は、その原因や病態が不明である症候群であり、未だ十 分な治療法が確立 しておらず、病態を解明し創薬のためのモデル系を確立 することが求められている 。そこで 、ヒト にお ける脳病態ゲノム多型の発現をサルにおいて 検索し、サルを用いたヒト の精神神経疾 患のモデル系を作成する。

サルにおけるモデル系を創出す るために必須な精神疾患のゲノム研究に ついて 、認知機能や脳神経画像などの中間表現 型解 析や新規の原因変異を同定 するトリオ解 析を行った 。ゲノム 研究により遺 伝子が同 定されるとそ の遺伝子改変をサル にお いて行うこと ができ、今ま で困難であった精神疾患の動物モデルを作成すること が出来ると考えられる。

中間表現型解析と しては、52の認知機能表現型の全ゲノム関 連解析(GWAS)を 行い、グルタミン酸ネッ トワークや免 疫