研究内容
三つのアプローチで人間の脳や知性を理解し、新たな技術のその応用を目指します。
Systems Neuroscience
Digital Infrastructure
Cognitive Science
セロトニンによる全脳活動の制御 [Hamada et al., Nat Commu, 2024]
オプトジェネティクスを利用して覚醒下のマウスの背側縫線核内のセロトニン神経細胞を刺激し、11.7TのMRIで全脳活動を計測。
実験結果により、以下のことが明らかになった。
報酬系を含む全脳から正のBOLD(血中酸素濃度依存型の)信号賦活を確認 (別セッションで賦活を再現)
先行研究と同じ麻酔下での負のBOLD賦活を確認したが、覚醒下では正の賦活が変わらないことを確認。
BOLDの賦活は、セロトニン神経投射の強度と相関を示した。
セロトニン受容体のmRNAマップと神経投射を利用して、BOLDの賦活にフィットさせたところ、抑制系の5-HT1系受容体は負の重みを、興奮系の5-HT2系受容体は正の重みを示した。さらに、麻酔下と覚醒下ではこれらの重みの関係が変化する可能性が示唆された。
これらの結果をもとに、セロトニン系が脳の制御と認知課題に与える影響について明らかにしていく予定です。
Hamada H.T.*, Abe Y., Takata N., Taira M, Tanaka F.K. and Doya K*. (2024) Optogenetic activation of dorsal raphe serotonin neurons induces brain-wide activation. Nat Commun 15, 4152. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48489-6 [Preprint] [Tweets] [Dataset] [Codes]
関連研究:
Hata, J., ...., Hamada, H.T. et al., (2023) Multi-modal brain magnetic resonance imaging database covering marmosets with a wide age range. Scientific Data 10, 221. https://doi.org/10.1101/2022.09.21.508952
Youssef, M., Hamada, H.T. et al., (2022) Tob1 is a key effector in hippocampal-mediated acute stress response. Translational Psychiatry 12, 302. https://doi.org/10.1038/s41398-022-02078-7
Abe, Y.*, Takata, N., Sakai, Y., Hamada, H.T., Hiraoka Y., Aida, T., Tanaka, K., Le Bihan, D., Doya, K., and Tanaka, K.F. (2020) Diffusion functional MRI reveals global brain network functional abnormalities driven by targeted local activity in a neuropsychiatric disease mouse model. NeuroImage. 223. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117318