Research Projects

• Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2026, 22H02712, Brain functions underlying diversity of eye contact effects, 横山 ちひろ; 村山 美穂, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Nara Women's University, 14950000, 11500000, 3450000, kaken

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• Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A), 16 Jun. 2022 - 31 Mar. 2024, 22H05216, Cortical networks underlying rules/stories of interoception, 横山 ちひろ, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A), Nara Women's University, 6630000, 5100000, 1530000, kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 01 Apr. 2018 - 31 Mar. 2021, 18K06372, Evolution of personality and individual difference : a comparative primate neuroimaging study, Yokoyama Chihiro, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Institute of Physical and Chemical Research, 4420000, 3400000, 1020000, This study aims to relate personality of common marmosets, non-human primates, with genetic polymorphisms and neuroimaging involved in social behaviors. We revealed personality traits of common marmosets have five factors with two upper factors by a breeder's questionnaire evaluation, and investigated the association between personality scores and genetic polymorphisms of serotonin 1a receptors. PET images targeting the serotonergic and dopaminergic systems, high-resolution brain structural and resting functional MRI images were collected, and proceeded with the brain imaging analysis pipeline optimized for common marmosets referring to that for humans., kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), 01 Apr. 2018 - 31 Mar. 2020, 18H05090, Brain mechanisms of prosociality as a pre-linguistic competence in non-human primates, 横山 ちひろ, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Institute of Physical and Chemical Research, 3900000, 3000000, 900000, ヒトの言語の特徴は、階層性と意図共有による共創的なコミュニケーションにあると考えられている。動物のもつそれらに関連する萌芽的能力の神経科学基盤を明らかにすることは、ヒト言語の独自性や生物進化的な連続性の実証的知見につながる。小型霊長類の一種であるコモンマーモセットの示す向社会性の一つである利他行動は対象が広く自発的であるという他の霊長類にない特徴をもち、ヒトの発達段階初期に発現する利他行動に最も近い。ヒトの脳機能イメージング研究から、ヒト成人の向社会性には外在する誘因としての利己的動機と内在する信頼や同情からの利他的動機が存在し、それぞれ別の神経基盤が関与していることが明らかとなっている。本研究の目的は、マーモセットの自発的な向社会行動を支える神経回路を探索することにある。そのために、マーモセット向社会行動の基礎的検討およびヒトMRI脳画像解析パイプラインをマーモセット脳に最適化する技術基盤の構築を行った。向社会行動評価においては、可視隣接する2台のオペラント課題ケージを用いて、♂♀ペア8頭の初期訓練とそのうち2頭の3図形選択による向社会性課題を実施し、自己報酬選択率の上昇と他者報酬選択率の減少、およびそれぞれの学習曲線に個体差を確認した。並行してマーモセットMRI脳画像のヒト脳画像処理パイプラインへの最適化技術に基づいて各個体のMRI脳画像処理を進めた。今後向社会性課題における学習行動の数理モデルによる定量評価を行い、これらを予測因子とした脳画像統計解析によって向社会性に関連した皮質構造や機能的結合を抽出する予定である。, kaken

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• 新学術領域研究(研究領域提案型), 01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2018, 16H01493, ニューロイメージングからみたマーモセットが示す親和的社会行動の分子神経基盤, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型), 国立研究開発法人理化学研究所, 9490000, 7300000, 2190000, 本研究の目的は、ヒトと進化的に近縁でかつ類似の社会構造をもつ非ヒト霊長類であるマーモセットの示す親和的社会行動の分子神経基盤を明らかにすることである。そのためにマーモセットの示す親和的な社会行動の客観的評価を行い、親和的社会行動に関連する脳の大域的特徴を機能的ネットワークとして抽出する脳機能イメージング技術基盤を確立する。
  Ⅰ．親和的社会行動の評価
  親和的社会行動の客観的評価のために構築したテレメトリーシステムを用いた血圧変動に関するデータ解析を行った。また、社会性オペラント課題を実施するためにTWINケージを用いてタッチスクリーンおよび液体報酬による反応課題訓練を行った。
  Ⅱ．脳機能イメージング
  マーモセット高解像度MRI脳画像（解剖画像、安静時機能画像）について、ヒト用脳画像処理パイプラインに準じた脳画像処理パイプラインの構築を進め、パイプラインを利用したドーパミン、セロトニン神経系の選択的トレーサーを用いたPET脳画像の皮質マッピングを実施した。新規PETトレーサーであるオキシトシン受容体選択的PETトレーサーの開発・評価を行い、当該PETトレーサーによるマーモセット脳PET画像を取得した。, kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2017, 25293254, Principal investigator, Functional neural network analysis in postnatal development of communication ability, Yokoyama Chihiro; Onoe Hirotaka; Hayashi Takuya; Iriki Atsushi; Kato Masaki, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Institute of Physical and Chemical Research, 13910000, 10700000, 3210000, We investigated brain mechanisms underlying postnatal development of inter-individual communication ability using common marmosets, a primate species known for human-like social activity. The analyses included quantitative evaluation of social behavior and in vivo brain imaging (PET). Early social deprivation results in social withdrawal accompanied with reduced serotonin transporter availability, but late social environment can be expected to restore such effects. Whole-brain mapping of conspecific call perception revealed that the calls convey information about individual identity and context depending on the flexibility of call usage. These results suggested that humans and marmosets may share some neural basis of inter-individual communication. In addition, we report the usefulness of a recently-developed agonist PET probe for 5-HT1A receptor in common marmosets to investigate serotonin system linked with social behavior., Competitive research funding, url

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• 新学術領域研究(研究領域提案型), 01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2016, 26118517, コモンマーモセットの示す向社会行動の遺伝―環境－脳内神経ネットワーク機能関連, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型), 国立研究開発法人理化学研究所, 5200000, 4000000, 1200000, 本研究の目的は、向社会行動（利他行動）の生後発達の神経機構を、脳内機能分子および神経ネットワーク機能から明らかにすることである。向社会行動を発現することが知られている非ヒト霊長類であるコモンマーモセットを用いて、以下の項目で実験を実施した。
  Ⅰ．向社会行動の定量的評価：利他行動を評価するため、検査者の立ち合いの必要がない自動化されたオペラント行動課題装置の開発を行った。課題ボックスへの移動および馴化を効率化するための改良を重ね、2つの課題ボックスとその間の仕切り版を電磁式可視不可視とする、タッチパネル式TWINケージを導入した。また、自律神経系指標として心血管系動態をモニターするため、小型無線発信機の生体内への装着およびテレメトリー装置によるオンライン測定を行った。
  Ⅱ．遺伝子解析：DNAサンプル試料として体毛および頬粘膜を採取し、オピオイド受容体、バソプレシン受容体、ドーパミン受容体の遺伝子多型データを蓄積した。
  Ⅱ．脳機能イメージング：養育環境の異なる個体群を用いてセロトニントランスポーター、ドーパミンD2受容体、セロトニン1A受容体特異的PETトレーサーによるPET画像データを蓄積した。マーモセット用MRIコイルの評価、高解像度MRI解剖および機能画像取得に係る動物の麻酔環境、撮像および解析パラメータの最適化を進めた。, kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2010 - 2012, 22500379, Principal investigator, Neuronal mechanisms for the postnatal development of prosocial behavior, YOKOYAMA Chihiro, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), The Institute of Physical and Chemical Research, 3900000, 3000000, 900000, We developed the tests for evaluating behavior traits constructing interpersonal relationship in non-human primate species, common marmosets, and examined the brain mechanisms underlying them. The positron emission tomography (PET) for in vivo brain imaging in common marmosets suggested the functional role of serotonin in the midline cortical structures as a part of the social and default mode networks., Competitive research funding, url

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2007 - 2009, 19591388, Principal investigator, Molecular basis for sociality associated with gene environmental interaction mechanism, YOKOYAMA Chihiro; MURAYAMA Miho; TAHARA Tsuyoshi; ONOE Hirotaka, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), The Institute of Physical and Chemical Research, 4420000, 3400000, 1020000, In order to clarify molecular bases for sociality associated with gene-environmental interaction mechanism, we examined the relationship between social behavior and genetic polymorphism or in vivo functional brain imaging revealed by positron emission tomography (PET) in adult common marmosets. We found specific associations for genetic and regional neurochemical aspects with social behavior of individual animals. In addition to that, we revealed the effects of early social deprivation on social behavior associated with these functional molecules., Competitive research funding, url

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 2005 - 2007, 17390203, Neuropharmacological studies of habitual alcohol drinking behavior in animal models, YOSHIMOTO Kanii; YASUHARA Masahiro, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Kyoto Prefectural University of Medicine, 8480000, 8000000, 480000, Alcohol drinking behavior results from an intricate interplay between genes and environmetal factors, but there remains little understanding of how drinking onset and housing conditions interact to influence on late alcohol drinking behavior. Expression of uncoupling protein-1 (UCP1) in brown adipose tissue (BAT) was studied in young and rats. Mitocondrial UCP1 in BAT is an important key molecule for non-shivering thermogenesis. IP injection of EtOH (2g/kg) caused a decreased expression of BAT UCP1 mRNA in both young and aged rats, but the magnitude of UCP1 mRNA decrease was larger in aged rats than in young rats. Alcohol drinking behavior depends on age of drinking onset and the sensitivity to alcohol associated with functions of ACC DA and 5-HT releases during the process of aging. Mice were injected s.c. with 5, 10 and 20 mg/kg mCPP for 15 days, respectively. Daily intakes of water and 10% ethanol were measured to evaluate alcohol preference (AP) (%) and an alcohol consumption score (g/kg/day).The levels of dopamine (DA) and serotonin (5-H')were analyzed by ECD-HPLC in. the frontal cortex (FC), lateral hypothalamus (LH) and striatum (C/P). MCPP increased AP in a dose-dependently manner. Positive and negative relationships were noted between alcohol consumption score and food intake and mCPP, respectively. MCPP (20mg/kg) increased the level of DA in LH and C/P. The relationship between the levels of 5-HT and mCPP showed a positive correlation in the LH and C/P. The ratios of DOPAC/DA and 5-HIAA/5-HT showed negative correlations with mCPP. It was suggested that the development of alcohol dependence was associated with the down-regulation of 5-HT2c receptor function.
  Possible underlying reasons for different alcohol drinking behavior in adults include reduced sensitivity to alcohol in the rewarding system and altered responses of the autonomic nerves associated with 5-HT2 receptor functions, e.g., energy dissipation and the stress of housing conditions., kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2005 - 2006, 17591226, Principal investigator, Clinical and experimental research on the neural mechanisms underlying developmental disorders, YOKOYAMA Chihiro; FUKUI Kenji; YAMADA Chifuyu; KINOSHITA Seijiro, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 京都府立医科大学->独立行政法人理化学研究所, 3500000, 3500000, 0, The aim of the present research is to develop objective tests for the assessment of developmental disorders such as autism and attention deficit hyperactive disorder, which should be relevant to the neural mechanisms underlying them. We studied reversal learning performance as an index for behavioral flexibility in both clinical patients and animal models for developmental disorders. For a clinical use, an automated task for reversal learning was prepared. We made preliminary experiments for measurement of the change in local blood flow in the prefrontal cortex during the task performance by a near-infrared spectroscopy. For experimental studies using animal models, rats with the prefrontal lesions were tested on serial reversal and delayed alternation tasks using odor cues. The prefrontal lesion rats demonstrated selective difficulty in the second reversal in the serial reversal task and impaired variably delayed alternation task. These results suggest that the rat prefrontal cortex mediating monitoring ability in working memory process takes part in reversal learning, which may associated with learning ability of 'reversal' as a concept. Next, we examined rats with serotonin depletion by p-chloroamphetamine in simple and reversal go/no-go visual discrimination tasks. Correlations between serotonin content and learning performance in all animals were assessed in both tests. Serotonin neurotransmission to the prefrontal cortex and amygdala is correlated with inhibitory control ability over responses to discriminated stimuli, while 5-HT neurotransmission to the orbitofrontal cortex is especially involved in additional processes associated with reversal learning. Further studies using animal models and clinical patients are needed to reveal the neural mechanisms underlying specific symptoms of developmental disorders including different types of behavioral flexibility., Competitive research funding, url

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2001 - 2002, 13610105, Analysis of the functional anatomy involved in the learning of the visual discrimination task in macaque monkeys., ONOE Hirotaka; YOKOYAMA Chihiro, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research, 3300000, 3300000, In monkeys, after the experience of solving hundreds of unique problems of visual discrimination, they become to solve a novel problem very quickly according to the learning-set formation that is defined as learning how to learn the problem. To assess the functional anatomy that is critically involved in learning process of visual discrimination task before and after the learning-set formation, we performed PET study using[^<15>O]-H_2O in monkeys (macaca mulatta).
  PET images were acquired while monkeys are solving a novel problem of visual discrimination with two geometrical patterns. PET scans were performed at the first experience of the task (an inexperienced novel discrimination, IND), and after the experience of solving several tens of unique problems (an experienced novel discrimination, END). The simple visuomotor task was also conducted as a control.
  The statistical analysis by SPM revealed that the orbitofrontal, visual, somatosensory, and motor cortices, cerebellum and some subcortical structures were significantly activated in IND, while the dorsolateral prefrontal cortex and visual cortices including higher order areas but not the somatosensory and motor related areas were activated in END.
  These results indicate that neuronal circuits for the visual discrimination learning dramatically changed depending on their accumulated experience. Recruitments of dorsolateral prefrontal cortex and higher order visual areas could be associated with the learning-set formation for the visual discrimination learning in monkeys., kaken

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• 若手研究(B), 2001 - 2002, 13780649, Principal investigator, 高次表象機能獲得の神経科学的基盤-学習機能系の変遷としての学習セット形成-, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究(B), (財)大阪バイオサイエンス研究所->京都府立医科大学, 2100000, 2100000, 0, 本研究は、学習セットと名付けられた高次表象機能獲得能を学習機能系の変遷という視点から神経科学的アプローチにより解明するものである。まずアカゲザル(5-7才、6頭)に幾何学図形を用いた同時弁別課題を100新規刺激対からなる新規学習として経験させ、学習期の反応時間を検討した。各新規学習で正解率90%以上の基準に要する試行数は学習経験に依存して有意に減少し、いわゆる「学習セット」の形成が観察された。一方各新規学習で正解率90%以上の基準に満たない時期(学習期)の平均反応時間は学習経験に依存して有意に上昇した。以上の結果は、アカゲザルにおいて視覚弁別学習は学習経験に伴い質的に変化し、学習速度を短縮した学習セット形成後では異なる情報処理過程を用いている可能性を示唆する。次に陽電子断層撮影装置(PET)を用いた脳機能イメージング法により、学習セット形成前後における新規学習に関与する神経回路を調べた。PET装置内で課題遂行中のアカゲザル(4-5才、2頭)で[^<15>O]H_2Oの急速静注法にて脳血流画像を撮像し、経験初回および学習セット課題経験後の新規学習期に、対照運動課題に対し有意な活動を示す領域を画像統計解析により検出した。高次表象機能に関わると予想される前頭前皮質内では、経験初回学習で前頭眼窩皮質が、経験後学習で外側前頭前皮質がそれぞれ特徴的に活動していた。視覚領野は、経験初回学習でも経験後学習でも有意な活動が広く得られたが、経験後学習ではそれに加えて高次視覚連合野である前方下部側頭葉に有意な活動が得られた。体性感覚野、小脳、線条体の有意な活動は、経験初回学習でのみ観察された。以上のように柔軟な学習能力の獲得において、新規学習のための脳ネットワークが多彩な経験によって劇的に変化することが示された。, Competitive research funding, url

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• 奨励研究(A), 1999 - 2000, 11770082, Principal investigator, 発達期神経回路形成におよぼす環境化学物質の影響, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 奨励研究(A), (財)大阪バイオサイエンス研究所, 2100000, 2100000, 0, 本研究における平成11年度の実験の結果から、胎生期の有機溶媒(スチレン)暴露は脳内セロトニン代謝の増加と関連することが示唆された。本年度は脳内アミンと攻撃性との関連を明らかにするため、自然発症的に自傷行為を行う動物での脳内アミン動態について検索した。
  実験動物には、音声刺激により自傷行為を呈するニホンザル(5年齢)および対照として同年齢の自傷行為を呈さないニホンザルを用いた。ドーパミンD1受容体拮抗薬SCH23390(0.1mg/kg)およびD2受容体拮抗sulpiride(10mg/kg)の前投薬の効果を調査するため、投薬30分後より音声刺激(15秒毎)と無刺激を各二分間交互に4回行うものを1セッション(一日3セッションX2)としてビデオ撮影し、複数人による観察から自傷行為の持続時間によるスコア化を行った。ドーパミンD1受容体拮抗薬SCH23390(0.1mg/kg)は自傷行為の発現を完全に抑えたがD2受容体拮抗sulpiride(10mg/kg)は部分的効果がしかなかった。続いてPET(陽電子断層撮影装置)を用いて、^<14>C標識したドーパミンD1受容体リガンドとして^<14>C-SCH23390、D2受容体リガンドとして^<14>C-racloprideの結合動態について調べた。その結果自傷行為を呈する動物は対照動物と比べて、前頭前皮質における^<14>C-SCH23390結合能K_1/K_2が高いことがわかった。この結果はアミン神経系、特にドーパミンD1受容体の過感受性が自傷行為発現に関係している行動薬理学的結果と合致しておりその責任部位が前頭前皮質にあることを示唆している。, Competitive research funding, url

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• 奨励研究(A), 1997 - 1998, 09780711, Principal investigator, 脳内アミンニューロン系ストレス反応機構におけるサイトカインの関与, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 奨励研究(A), 川崎医科大学->(財)大阪バイオサイエンス研究所, 2600000, 2600000, 0, 本研究はアミンニューロン系のストレス反応機構について、サイト力インの関与を中心に形態学的手法を用いて明らかにすることを目的とし、具体的には、まずストレス反応神経細胞分布領域を検索するために、成熟ラットに感染ストレスとして0.9%の生理食塩水に溶解したLPS投与(0、25、50、100mg/l00gbodyweight、i.p.)、情動ストレスとして拘束ストレス(30分)を施し、LPS投与60、120、180分後、及び拘束ストレス開始30、60、90分後に潅流固定し、全脳にわたるレベルにおいて抗c-FOS抗体によるABC免疫組織化学を行った。感染ストレスおよび情動ストレスによる視床下部室傍核におけるFOS結合蛋白は、その免疫陽性細胞核の発現数と分布形態においてよく似ていたにもかかわらず、大脳皮質におけるFOS蛋白発現は全く異なる分布を示した(Yokoyama and Sasaki,1999)。また、感染ストレス群および情動ストレス群において、延髄外側被蓋野および青斑核のノルアドレナリンニューロン分布領域にFOS蛋白が発現していたが、前頭前皮質に特異的に投射すると考えられるドーパミンニューロン分布領域である腹側被蓋野正中部では情動ストレス群においてのみFOS蛋白が発現していた(Yokoyama and Sasaki、投稿準備中)。また、LPSおよびサイトカイン投与、または情動ストレス時のアミン代謝回転の脳内各部位での変化について検討の準備段階としてマイクロパンチ法によるアミンとその代謝物の測定のためのHPLC-ECDシステムをたちあげた。, Competitive research funding, url

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• 奨励研究(A), 1995 - 1995, 07858085, Principal investigator, 中脳正中部における新しいドーパミン神経細胞群の同定, 横山 ちひろ, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 奨励研究(A), 京都府立医科大学, 900000, 900000, 0, 本研究は、中脳正中部核群-前頭前皮質ドーパミン(DA)神経系の存在とその意義を明らかにすることを目的とし、具体的には以下について検索を行った。
  まず、6-hydroxydopamine(6-OHDA)への抵抗性を指標としてその特異的性質を検索した。新生仔期ラットに6-OHDA(100μg/5μl)を大槽内に投与し10週後、抗tyrosine hydroxylase(TH)血清を用いたABC免疫組織化学を施し、中脳において正中より200μm毎に観察されるTH免疫陽性ニューロンをカウントした。その結果、中脳正中部より外側に位置するDAニューロンほど6-OHDA毒性に対する感受性が高いことが明らかになった(Okamuraら、1995)。また、中脳正中部核群DAニューロンがもつNO産生能についての検索を行った。これには抗TH血清と抗NO synthase(NOS)血清を用いた蛍光標識とDAB発色反応を組み合わせた二重標識免疫組織化学を行った。その結果、中脳正中部核群のDAニューロンはNO synthase(NOS)を発現するが、黒質やそれ以外の腹側被蓋野のDAニューロンにはないことを明らかにした(投稿準備中)。
  続いて中脳正中部核群DAニューロンの投射系を形態学的に確立するため、トレーサー実験を行った。順行性トレーサーとしてPHA-Lを用いて電気泳動法により中脳腹側部各領域に注入し、抗PHA-L血清を用いた免疫組織化学を行い、それぞれの部位から順行性輸送されたトレーサーを神経終末として観察、その投射領域について現在検索中である。, Competitive research funding, url

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• 02 Sep. 2024 - 31 Mar. 2025, 24wm0625122s0401, Coinvestigator, 脳コネクト―ム・遺伝子・個体差の種間比較からみた脳老化機構, 日本医療研究開発機構(AMED), 脳神経科学統合プログラム
• ２０２４年度 奈良女子大学 女性研究者 大型共同研究支援, 24 Dec. 2024 - 31 Mar. 2023, Principal investigator, ステロイドホルモン動態と社会性との関連およびその脳内機構, 奈良女子大学, 男女共同参画推進機構「みかさプログラム」
• 研究助成, 01 Dec. 2022 - 31 Mar. 2023, Principal investigator, 顔形態の社会的シグナルとしての役割, 公益財団法人　コーセーコスメトロジー研究財団, コスメトロジー研究助成