| Project/Area Number |
20K18262
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
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| Research Institution | Dokkyo Medical University |
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Principal Investigator |
穴澤 卯太郎 獨協医科大学, 医学部, 助教 (70622299)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 2光子レーザー顕微鏡 / リッキング / 赤外線カメラ / 大脳皮質運動野 / 嚥下機能 / 大脳皮質嚥下領野 / 内因性シグナル / 末梢神経 / 大脳皮質嚥下運動野 / 嚥下障害 / 神経回路 / Top-down修飾 |
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| Outline of Research at the Start |
嚥下関連領野（大脳）から嚥下中枢（脳幹）への神経路が障害されると、嚥下の開始が遅延する。その結果、誤嚥性肺炎をきたすことが実地臨床で知られている。本研究では、嚥下運動を直接制御していると考えられている大脳皮質運動野に着目し、『2光子顕微鏡を用いた大脳皮質運動野の嚥下機能Top-down修飾機構と病態解明』を推進する。本研究により嚥下機構に対する新たな知見や成果、また、嚥下障害に対する新規リハビリテーション、Brain machine interface技術の活用、創薬などが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年の赤外線カメラを用いたマウスリッキングシステムによる嚥下運動の行動学的評価法を用いて、飲水時の舌の運動評価を行った。赤外線カメラを顕微鏡ステージ上に固定し、舌の動きを各フレームで舌の先端に手動で印をつけることでトラッキングを行った。その結果、楕円を描くような動きで舌の先端は動いていることが明らかになった。さらに、赤外線センサーをリッキングスパウトの先端とマウスの口元の間に装備し、マウスが舌をリッキングスパウトに伸ばそうとするとセンサを横切り記録されるように配置した。その結果、舌運動は高速の単振動を示唆する運動となることが明らかになった。
同システムを2光子顕微鏡装置と組み合わせた。具体的には、ランダムなシグナルを出力し分岐させ一つは顕微鏡へ入力、もう一つはマウスリッキングシステムに入力させる。顕微鏡はシグナルが入力されると20秒間の撮像を行うようなトリガーインシステムで撮像を行う。また、複数のチャンネルで、イメージング、5秒後の水の排出、赤外線センサをモニターする。一方で、舌のマウスリッキングシステムにはシグナルが入力されると5秒後に水が排出されるものとする。この一連の行動を1trialとし計20trial行う。2光子顕微鏡で大脳皮質嚥下運動野を観察し、マウスがリッキングする直前の5秒、リッキング時、リッキング後の長い潜時で活動する神経細胞を観察する系を構築した。現在、同実験系で興奮性神経細胞の活動を解析している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2光子レーザー顕微鏡とリッキングシステムの同期について、最も拡張機能を有する方法の模索に時間を要した。外部からのランダムな刺激を用い、各装置はそれを入力する側として構築することで、さらに同期するべき装置が増えた際にも対応できるような実験系とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、2光子レーザー顕微鏡とリッキングシステムを用いた、嚥下行動時の大脳皮質運動野におけるリアルタイムイメージングを行う系が構築できた。次年度は、同実験系を用いて、大脳皮質運動野の1層、2/3層、5層、6層などの各層の活動の役割や細胞種別の活動解析（興奮性神経細胞および抑制性神経細胞）を行う。
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