Neural mechanisms of γ-motor system underlying modulation of bite force

• Project/Area Number: 19791363
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional basic dentistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: SAITO Mitsuru Osaka University, 大学院歯学研究科, 講師 (50347770)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2008: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2007: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 口腔生理学 / 三叉神経運動核 / 三叉神経中脳路核 / 運動単位の動員 / 咀嚼筋 / 筋紡錘 / α運動ニューロン / γ運動ニューロン / α-γ連関 / 咀嚼運動 / 運動単位動員 / 漏洩K^+チャネル / TASKチャネル

Research Abstract

(1) 三叉神経中脳路核(MTN)および三叉神経運動核(TMN)を同時に含むラット脳幹スライス標本上を作成し、MTN からTMN への入力線維の経路と考えられるTMN の背内側部に置いた刺激電極で100Hz の連続微小刺激を与え、TMN 内にある大きさの異なる2 つの運動ニューロンからホールセル電流固定同時記録を行なった。刺激強度を徐々に上げていくと、入力抵抗の大きい運動ニューロンから先に発火し始め、連続刺激に対する発火頻度もより高かった。このことから、TMN 運動ニューロンは、MTN からの興奮性入力により、入力抵抗の序列に従って動員されることが示唆された。 (2) 1 と同様の標本に膜電位感受性色素RH414 を負荷した上で、TMN 背内側部の連続微小刺激を行ない、TMN ニューロンプールの興奮を光学的に測定した。連続する刺激列の後ろへ行く程、TMN 背外側部閉口筋運動ニューロンプールに観察される光学信号応答の領域は大きくなり、最終的にはTMN 背外側部全体にわたった。このことから、MTN からの興奮性入力は閉口筋運動ニューロンプール全体を支配し、動員される運動ニューロン群は興奮性入力の頻度に依存することが示唆された。 (3) TMN ニューロンからホールセル電位固定記録を行ないながら、TASK 型漏洩K^+チャネルを制御する8-Br-cGMP やBa^<2+>投与に対する電流応答を観察した。その結果、TMN ニューロンにはTASK-1 及びTASK-3 が混在し、NO-cGMP-PKG 系の活性化によってTASK チャネルが制御されることで細胞の入力抵抗が変化し、運動ニューロンの動員様式が修飾される可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] A rapid use-dependent downregulation of GABA_A receptors in rat mesencephalic trigeminal neurons (2009)
  • Author(s): Saito, M., Toyoda, H., Sato, H., Ishii, H. & Kang, Y
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Research (in press)
• [Journal Article] cGMP activates a pH-sensitive leak K^+ current in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2008)
  • Author(s): Toyoda, H., Saito, M., Sato, H., Dempo, Y., Ohashi, A., Hirai, T., Maeda, Y., Kaneko, T. & Kang, Y
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 99 Pages: 2126-2133
• [Journal Article] Differential columnar processing in local circuits of barrel and insular cortices (2008)
  • Author(s): Sato, H., Shimanuki, Y., Saito, M., Toyoda, H., Maeda, Y., Nokubi, T., Yamamoto, T. & Kang, Y.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience 28 Pages: 3076-3089
• [Journal Article] cGMP activates a pH-sensitive leak K^+ current in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2008)
  • Author(s): Toyoda, H., et.al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 99 Pages: 2126-2133
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential columnar processing in local circuits of barrel and insular cortices (2008)
  • Author(s): Sato, H., et.al.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience 28 Pages: 3076-3089
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential Columnar Processing in Local Circuits of Barrel and Insular Cortices (2008)
  • Author(s): Sato, H., et. al.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience 28 in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] cGMP activates a pH-sensitive leak K^+ current in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain. (2008)
  • Author(s): Toyoda, H., et. al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 99 in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nitric oxide activates leak K^+ currents in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2007)
  • Author(s): Kang, Y., Dempo, Y., Ohashi, A., Saito, M., Toyoda, H., Sato, H., Koshino, H., Maeda, Y. & Hirai, T.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 98 Pages: 3397-3410
• [Journal Article] The involvement of persistent Na^+ current in spike-initiation in primary sensory neurons of the rat mesencephalic trigeminal nucleus (2007)
  • Author(s): Kang, Y., Saito, M., Sato, H., Toyoda, H., Maeda, Y., Hirai, T. & Bae, Y.C.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 97 Pages: 2385-2393
• [Journal Article] Nitric oxide activates leak K^+ currents in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain. (2007)
  • Author(s): Kang, Y., et. al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 98 Pages: 3397-3410
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The involvement of persistent Na^+ current in spike-initiation in primary sensory neurons of the rat mesencephalic trigeminal nucleus (2007)
  • Author(s): Kang, Y., et. al.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology 97 Pages: 2385-2393
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 三叉神経中脳路核ニューロンが示す二つの機能モードとその電位依存的スイッチング (2008)
  • Author(s): 齋藤充, 姜英男
  • Organizer: 第50 回歯科基礎医学会学術大会サテライトシンポジウム「口腔機能と中枢神経系の研究を考える -ニューロンから全身まで-」
  • Place of Presentation: 有明コンベンションホール, 東京
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] 三叉神経中脳路核ニューロンが示す二つの機能モードとその電位依存的スイッチング (2008)
  • Author(s): 齋藤充, 他
  • Organizer: 第50回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: TOC有明コンベンションホール(東京)
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] 三叉神経中脳路核ニューロンにおけるグルタミン酸受容体チャネルに対するh チャネルの干渉作用 (2008)
  • Author(s): 齋藤充, 佐藤元, 豊田博紀, 姜英男
  • Organizer: 第101回近畿生理学談話会
  • Place of Presentation: 国立循環器病センター,吹田
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] 前脳基底野コリン作動性ニューロンにおけるTASK1 類似K^+電流に対するPKG の調節作用 (2008)
  • Author(s): 豊田博紀, 齋藤充, 佐藤元, 姜英男
  • Organizer: 第101 回近畿生理学談話会
  • Place of Presentation: 国立循環器病センター, 吹田
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] 大脳皮質興奮性入力のカラム内同期化に関与するGABA_B シナプス前抑制 (2008)
  • Author(s): 佐藤元, 豊田博紀, 齋藤充, 姜英男
  • Organizer: 第101 回近畿生理学談話会
  • Place of Presentation: 国立循環器病センター, 吹田
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] 三叉神経中脳路核ニユーロンにおけるグルタミン酸受容体チャネルに対するhチャネルの干渉作用 (2008)
  • Author(s): 齋藤充, 他
  • Organizer: 第101回近畿生理学談話会
  • Place of Presentation: 国立循環器病センター(大阪)
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] cGMP activates a pH-sensitive leak K^+ current in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2008)
  • Author(s): Toyoda, H., Saito, M., Sato, H., Kang, Y.
  • Organizer: The 6th Forum of the Federation of European Neuroscience Societies
  • Place of Presentation: Palexpo Conference Center, Geneva, Switzerland
  • Year and Date: 2008-07-14
• [Presentation] Differential columnar processing in local circuits of barrel and insular cortex (2008)
  • Author(s): Sato, H., Saito, M., Toyoda, H., & Kang, Y.
  • Organizer: The 6th Forum of the Federation of European Neuroscience Societies
  • Place of Presentation: Palexpo Conference Center, Geneva, Switzerland
  • Year and Date: 2008-07-14
• [Presentation] PKC- and Ca^<2+>-dependent recovery from use-dependent depression of GABA_A responses in rat mesencephalic trigeminal neurons (2008)
  • Author(s): Saito, M., et.al.
  • Organizer: 第6回欧州神経科学会フォーラム(The 6th Forum of European Neuroscience)
  • Place of Presentation: パレキスポカンファレンスセンター(スイス・ジュネーブ)
  • Year and Date: 2008-07-13
• [Presentation] Phospholipase C-related catalytically inactive Protein (PRIP)regulates GABA_A responses in the barrel cortex (2007)
  • Author(s): Hirao, K.et al.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-05
• [Presentation] Nitric oxide activates TASK1-like leak K^+ channels in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2007)
  • Author(s): Toyoda, H,. Saito, M., Sato, H., Dempo, Y., Ohashi, A., Hirai, T., Maeda, Y., Kaneko, T. & Kang, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Nitric oxide activates leak K^+ currents in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2007)
  • Author(s): Sato, H,. Dempo, Y., Ohashi, A., Saito, M., Toyoda, H., Maeda, Y., Hirai, T. & Kang, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Phospholipase C-related catalytically inactive protein (PRIP) regulates GABA_A responses in the barrel cortex (2007)
  • Author(s): Hirao, K., Ogawa, T., Toyoda, H., Saito, M., Sato, H., Kanematsu, T., Hirata, M. & Kang, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Nitric oxide activates TASKl-like leak K^+ channels in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2007)
  • Author(s): Toyoda, H.et al.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Nitric oxide activates leak k^+ currents in the presumed cholinergic neuron of basal forebrain (2007)
  • Author(s): Sato, H., et. al.
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2007-11-04
• [Presentation] Differential involvement of GABA_A IPSPs in inter-columnar communication in the barrel and insular cortices (2007)
  • Author(s): Saito, M., Sato, H., Toyoda, H. & Kang, Y.
  • Organizer: 第30 回日本神経科学大会・第50 回日本神経化学学会大会・第17 回日本神経回路学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Interaction between h-channels and glutamate receptor channels in the mesencephalic trigeminal neurons (2007)
  • Author(s): Sato, H., Saito, M., Toyoda, H. & Kang, Y.
  • Organizer: 第30 回日本神経科学大会・第50 回日本神経化学学会大会・第17 回日本神経回路学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Y. Roles of phospholipase C-related inactive protein (PRIP) in modulating GABA_A IPSCs (2007)
  • Author(s): Toyoda, H. Saito, M., Sato, H. & Kang
  • Organizer: 第30 回日本神経科学大会・第50 回日本神経化学学会大会・第17 回日本神経回路学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Interaction between h-channels and glutamate receptor channels in the mesencephalic trigeminal neurons (2007)
  • Author(s): Sato, H., et. al.
  • Organizer: 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシラィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Roles of Phospholipase C-related inactive protein (PRIP) in modulating GABA_A IPACs (2007)
  • Author(s): Toyoda, H., et. al.
  • Organizer: 第30回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシラィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2007-09-11
• [Presentation] Differential involvement of GABA_A IPAPs in inter-columnar communication in the barrel and insular cortices (2007)
  • Author(s): Saito, M., et. al.
  • Organizer: 第30回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシラィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Presentation] ラット三叉神経中脳路核ニューロンに発現するGABA_A 受容体分子の輸送におけるPKC の関与 (2007)
  • Author(s): 齋藤充, 豊田博紀, 石井久淑, 佐藤元, 姜英男
  • Organizer: 第48 回歯科基礎医学会
  • Place of Presentation: 北海道大学, 札幌
  • Year and Date: 2007-08-31
• [Presentation] ラット三叉神経中脳路核ニューロンに発現するGABA_A受容体分子の輸送におけるPKCの関与 (2007)
  • Author(s): 齋藤 充, 他
  • Organizer: 第48回 歯科基礎医学会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2007-08-31
• [Presentation] PKC- and Ca^<2+>-dependent recovery from use-dependent depression of GABA_A responses in rat mesencephalic trigeminal neurons
  • Author(s): Saito, M., Toyoda, H., Sato, H., Ishii, H. & Kang, Y.
  • Organizer: The 6th Forum of the Federation of European Neuroscience Societies
• [Book] 生命歯科医学のカッティングエッジ (米田俊之編) (三叉神経中脳路核ニューロンにおけるインパルストラフィッキング) (157-166) (2008)
  • Author(s): 姜英男, 豊田博紀, 齋藤充, 佐藤元
  • Publisher: 大阪大学出版会
• [Book] 基礎歯科生理学 第5 版 (森本俊文,山田好秋編) (第12 章 脳と行動 II情動) (pp.242-249) (2008)
  • Author(s): 齋藤充, 姜英男
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Book] 生命歯科医学のカッティングェッジ(米田俊之編) (2008)
  • Author(s): 姜英男, 他
  • Total Pages: 289
  • Publisher: 大阪大学出版会
• [Book] 基礎歯科生理学 第5版 (2008)
  • Author(s): 森本 俊文, 他編
  • Total Pages: 466
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Remarks] ウェブページ
  • URL: http://www.dent.osaka-u.ac.jp/~phys/
• [Remarks]
  • URL: http://www.dent.osaka-u.ac.jp/-phys/
• [Remarks]
  • URL: http://www.dent.osaka-u.ac.jp/~phys/