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器官系機能調節学(協力)神経性調節学

研究室概要

本研究室では、主にマウスをモデル動物として、動物行動の基盤となる神経回路機構を研究しています。特に、睡眠覚醒や摂食行動など本能行動を調節する視床下部神経回路の機能は研究室の中心テーマになっています。様々な遺伝子改変動物やウイルスベクターを作成・利用して、オプトジェネティクス（光遺伝学）やDREADD（薬理遺伝学）などの最新の神経活動操作技術や運命制御などによって摂動を与え、その結果表出する動物個体の行動・生理の変化を多角的に解析しています。分子から動物個体までを幅広く扱い、分子・細胞・シナプスレベルでの現象と神経回路機能・行動発現を繋げることで、動物行動の動作原理の統合的理解と疾患との関連について明らかにすることが目標です。

研究プロジェクト

1.　概日時計による行動・生理機能のタイミングを決める神経メカニズム

私たちは、時刻や光の情報が一切ない部屋で生活をしても、睡眠・覚醒や体温はおよそ２４時間周期で変動します。このおよそ２４時間のリズムを「概日リズム」と呼び、「概日時計」がその調節を担います。動物が１日のうち最適な時間に睡眠、繁殖、摂食などを行う事は、地球上で種を残すための極めて重要な生存戦略の１つです。また動物は季節により、繁殖機能や生理機能を劇的に変化させることで、厳しい環境を乗り越えています。しかし、これらの動物行動や生理機能のタイミングを調節する神経メカニズムはよくわかっていません。私たちの研究チームは、動物が示す行動や生理機能のタイミングを調節する、神経回路の動作原理の理解を目指しています。そのため、光操作や光イメージングや電気生理学、組織学、動物行動学に加え、ウイルスベクターやin vivoゲノム編集等の技術を総動員し、概日時計の中枢である視床下部に位置する「視交叉上核」を起点とした脳内神経ネットワークの全貌解明を目標とします。詳しくは以下個別HPをご参照ください。https://daiono14.wixsite.com/circadianrhythm

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これまでの代表的な成果： Ono et al., 2020 Science Advances, Ono et al., 2019 Communications Biology, Ono et al., 2017 PNAS, Ono et al., 2016 Science Advances, Ono et al., 2013 Nature Communications

教員

構成員名役職所属
小野 大輔 講師 環境医学研究所　ストレス受容・応答研究部門
山口 裕嗣 特任助教 環境医学研究所　ストレス受容・応答研究部門

研究実績

  • 2023年
  • 2022年
    1. Rahaman SM, Chowdhury S, Mukai Y, Ono D, Yamaguchi H, Yamanaka A. Functional Interaction Between GABAergic Neurons in the Ventral Tegmental Area and Serotonergic Neurons in the Dorsal Raphe Nucleus. Front Neurosci 16:877054. (2022)
    2. Padlom A, Ono D, Hamashima R, Furukawa Y, Yoshimura T, Nishiwaki-Ohkawa T. Level of constitutively expressed BMAL1 affects the robustness of circadian oscillations. Sci Rep 12(1):19519. (2022)
    3. Ono D, Wang H, Hung CJ, Wang HT, Kon N, Yamanaka A, Li Y, Sugiyama T. Network-driven intracellular cAMP coordinates circadian rhythm in the suprachiasmatic nucleus. Sci Adv 9(1):eabq7032. (2023)
    4. Natsubori A, Hirai S, Kwon S, Ono D, Deng F, Wan J, Miyazawa M, Kojima T, Okado H, Karashima A, Li Y, Tanaka KF, Honda M. Serotonergic neurons control cortical neuronal intracellular energy dynamics by modulating astrocyte-neuron lactate shuttle. iScience 26(1):105830. (2023)
    5. Hamada H, Futamura M, Ito H, Yamamoto R, Yata K, Iwatani Y, Inoue H, Fukatsu N, Nagai H, Hasegawa Y. Association of a third vaccination with antibody levels and side reactions in essential workers: A prospective cohort study. Vaccine S0264-410X(23)00082-8. (2023)
  • 2021年
    1. *Ono D, Honma KI, *Honma S. Roles of Neuropeptides, VIP and AVP, in the Mammalian Central Circadian Clock. Front Neurosci 15:650154. (2021)
    2. *Myung J, Nakamura TJ, Jones JR, Silver R, *Ono D. Editorial: Development of Circadian Clock Functions. Front Neurosci.15:735007. (2021)
    3. Nishide S, Suzuki Y, Ono D, Honma S, Honma KI. The Food-entrainable Oscillator Is a Complex of Non-SCN Activity Bout Oscillators Uncoupled From the SCN Circadian Pacemaker. J Biol Rhythms 36(6):575-588. (2021)
    4. Kolarski D, Miró-Vinyals C, Sugiyama A, Srivastava A, Ono D, Nagai Y, Iida M, Itami K, Tama F, Szymanski W, Hirota T, Feringa BL. Reversible modulation of circadian time with chronophotopharmacology. Nat Commun 12(1):3164. (2021)
    5. Ono D, Honma KI, Schmal C, Takumi T, Kawamoto T, Fujimoto K, Kato Y, Honma S. CHRONO and DEC1/DEC2 compensate for lack of CRY1/CRY2 in expression of coherent circadian rhythm but not in generation of circadian oscillation in the neonatal mouse SCN. Sci Rep 11(1):19240. (2021)
    6. Hung CJ, Yamanaka A, Ono D. Conditional Knockout of Bmal1 in Corticotropin-Releasing Factor Neurons Does Not Alter Sleep-Wake Rhythm in Mice. Front Neurosci 15:808754. (2022)
    7. Li SB, Damonte VM, Chen C, Wang GX, Kebschull JM, Yamaguchi H, Bian WJ, Purmann C, Pattni R, Urban AE, Mourrain P, Kauer JA, Scherrer G, de Lecea L. Hyperexcitable arousal circuits drive sleep instability during aging. Science 375(6583):eabh3021. (2022)
  • 2020年
    1. Ono D, Sugiyama T, Mukai Y, Yamanaka A, Hung CJ, Chowdhury S. The mammalian circadian pacemaker regulates wakefulness via CRF neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus. Sci Adv 6(45):eabd0384.(2020)
    2. Ito H, Yokoi D, Kobayashi R, Okada H, Kajita Y, Okuda S.The relationships between three-axis accelerometer measures of physical activity and motor symptoms in patients with Parkinson's disease: a single-center pilot study. BMC Neurol 20(1): 340 (2020)
    3. Li SB, Borniger JC, Yamaguchi H, Hedou J, Gaudilliere B, *de Lecea L.Hypothalamic circuitry underlying stress-induced insomnia and peripheral immunosuppression.Sci Adv 6(37):eabc2590.(2020)
    4. Mukai Y, Nagayama A, Itoi K, Yamanaka A.*Identification of substances which regulate activity of corticotropin-releasing factor-producing neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus. Sci Rep 10(1): 13639 (2020)
    5. Hung CJ, Ono D, Kilduff TS, Yamanaka A*: Dual orexin and MCH neuron-ablated mice display severe sleep attacks and cataplexy. eLife 9:e54275.(2020)
  • 2019年
    1. Lee JW, Hirota T, Ono D, Honma S, Honma KI, Park K, Kay SA. Chemical Control of Mammalian Circadian Behavior through Dual Inhibition of Casein Kinase Ialpha and delta. J Med Chem, 2019; 62: 1989-1998.
    2. Chowdhury S, Matsubara T, Miyazaki T, Ono D, Fukatsu N, Abe M, Sakimura K, Sudo Y, Yamanaka A. GABA neurons in the ventral tegmental area regulate non-rapid eye movement sleep in mice. Elife, 2019; 8.
    3. Ono D, Honma K-i, Yanagawa Y, Yamanaka A, Honma S. GABA in the suprachiasmatic nucleus refines circadian output rhythms in mice. Communications Biology, 2019; 2: 232.
    4. Izawa S, Chowdhury S, Miyazaki T, Mukai Y, Ono D, Inoue R, Ohmura Y, Mizoguchi H, Kimura K, Yoshioka M, Terao A, Kilduff TS, Yamanaka A. REM sleep-active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories. Science, 2019; 365: 1308-1313.
    5. Ito H, Yokoi S, Yokoyama K, Asai T, Uda K, Araki Y, Takasu S, Kobayashi R, Okada H, Okuda S. Progressive stenosis and radiological findings of vasculitis over the entire internal carotid artery in moyamoya vasculopathy associated with graves' disease: a case report and review of the literature. BMC Neurol, 2019, 19(1):34.
  • 2018年
    1. Ono D, Honma KI, Yanagawa Y, Yamanaka A, Honma S. Role of GABA in the regulation of the central circadian clock of the suprachiasmatic nucleus. J Physiol Sci, 2018.
    2. Tokuda IT, Ono D, Honma S, Honma KI, Herzel H. Coherency of circadian rhythms in the SCN is governed by the interplay of two coupling factors. PLoS Comput Biol, 2018; 14: e1006607.
  • 2017年
    1. Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI. Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. Proc Natl Acad Sci U S A, 2017.
    2. Enoki R, Ono D, Kuroda S, Honma S, Honma KI. Dual origins of the intracellular circadian calcium rhythm in the suprachiasmatic nucleus. Sci Rep, 2017; 7: 41733.
    3. Ono D, Honma S, Nakajima Y, Kuroda S, Enoki R, Honma KI. Dissociation of Per1 and Bmal1 circadian rhythms in the suprachiasmatic nucleus in parallel with behavioral outputs. Proc Natl Acad Sci U S A, 2017; 114: E3699-E3708.
    4. Ono D, Yamanaka A. Hypothalamic regulation of the sleep/wake cycle. Neurosci Res, 2017; 118: 74-81.
  • 2016年
    1. Ono D, Honma S, Honma K. Differential roles of AVP and VIP signaling in the postnatal changes of neural networks for coherent circadian rhythms in the SCN. Sci Adv, 2016; 2: e1600960.
  • 2015年
    1. Ono D, Honma S, Honma K. Circadian PER2::LUC rhythms in the olfactory bulb of freely moving mice depend on the suprachiasmatic nucleus but not on behaviour rhythms. Eur J Neurosci, 2015; 42: 3128-3137.
    2. Ono D, Honma K, Honma S. Circadian and ultradian rhythms of clock gene expression in the suprachiasmatic nucleus of freely moving mice. Sci Rep, 2015; 5: 12310.
    3. Mieda M, Ono D, Hasegawa E, Okamoto H, Honma K-i, Honma S, Sakurai T. Cellular Clocks in AVP Neurons of the SCN Are Critical for Interneuronal Coupling Regulating Circadian Behavior Rhythm. Neuron, 2015; 85: 1103-1116.
  • 2013年
    1. Ono D, Honma S, Honma K. Postnatal constant light compensates Cryptochrome1 and 2 double deficiency for disruption of circadian behavioral rhythms in mice under constant dark. PLoS One, 2013; 8: e80615.
    2. Ono D, Honma S, Honma K. Cryptochromes are critical for the development of coherent circadian rhythms in the mouse suprachiasmatic nucleus. Nat Commun, 2013; 4: 1666.

研究キーワード

視床下部、本能行動、睡眠・覚醒、概日リズム、光遺伝学、薬理遺伝学、大脳皮質、パッチクランプ、学習・記憶

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小野　大輔　
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