小脳の情動機能に関わる神経機構を、咀嚼筋筋紡錘感覚の小脳入力の特性から探る
| Project/Area Number |
21K09814
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57010:Oral biological science-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉田 篤 大阪大学, 大学院歯学研究科, 特任研究員 (90201855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古田 貴寛 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (60314184)
佐藤 文彦 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (60632130)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 小脳 / 咀嚼筋 / 情動 / 筋紡錘感覚 / 神経トレーサー |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、小脳の運動調節と情動の機能に関わる神経機構の解明を目指す。まず、咀嚼筋筋紡錘感覚の小脳入力部位を同定し、さらにその特徴を形態学的ならびに電気生理学的に明らかにする。次に、この小脳部位が、運動調節のみでなく、情動に関与する部位であることを示すため、我々の先行研究で咀嚼筋筋紡錘感覚が入力することが解明されている顆粒性島皮質部位から、橋核を介してこの小脳部位に入力することを明らかにする。以上によって、小脳が大脳と関連しながら情動機能に関与し、その情動機能は咀嚼筋紡錘感覚入力の影響を強く受けていることを示す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々のこれまでの研究結果から、本申請研究では、咀嚼筋筋紡錘感覚の小脳入力部位が情動機能に関与しているとの仮説を提唱している。また、ラットでは、咀嚼筋筋紡錘感覚のみが三叉神経上核 (Su5)に伝達されることを、既に明らかにしている。そこで令和3年度は、まず、咬筋神経の電気刺激と開口運動に対する応答を記録することで同定したSu5に、順行性神経トレーサーであるBDAを注入した。標識神経終末が、両側の小脳皮質半球部、特に小脳皮質第VIの単小葉B (Sim B)、第VII小葉の第二脚 (Crus II)、第X小葉の片葉 (Flocculus) の3カ所に多数認められた。次に、これらの小脳皮質の3カ所に逆行性神経トレーサーであるCTbあるいはFGを注入し、標識細胞が両側のSu5に多数認められた。以上の結果から、3カ所の小脳皮質部位が、閉口筋筋紡錘感覚が入力する部位であり、情動機能に関与している部位である可能性が高いことが示された。
そこで令和4年度の研究では、情動機能に関わる小脳核部位を見つけるため、まず、令和3年度に行った BDAのSu5への注入実験で得られた切片を用いて、小脳核内の標識軸索終末の分布を観察した。その結果、標識終末が、両側性に、小脳中位核（Int）の背外側瘤（IntDL）と内側核 （Med）の背外側隆起（MedDL）、前庭神経核のgroup Yに認められた。次に、これらのIntDLとMedDLにCTbあるいはFGを注入したところ、標識細胞が両側のSu5に多数認められた。以上の結果から、これらの小脳核部位が、閉口筋筋紡錘感覚が入力する部位であり、情動機能に関与している部位である可能性が高いことが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度の研究では、咀嚼筋筋紡錘感覚の小脳入力部位が情動機能に関与しているとの我々の仮説に基づき、咀嚼筋筋紡錘感覚のみが三叉神経上核に伝達されるという、筋紡錘感覚の伝達路研究遂行上の利点を持つラットを用いて研究した。咀嚼筋筋紡錘感覚の小脳核への入力部位の解明では、令和3年度の実験で得られた切片を観察し直しただけなので、手技的にはそれほど困難ではなかった。ただし、小脳核の部位の正確な細胞構築学的な同定は容易ではなく、時間がかかった。
これによって明らかになった咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳核部位に逆行性トレーサーを注入する実験は、皮質の部位と比較して、小脳核部位が、より小さく、かつ、より深部に位置したので容易ではなかった。しかし、研究分担者である古田貴寛と佐藤文彦の協力と、大学院生1名と技術補佐員2名の協力を得て、おおむね順調に研究を進展させられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度と4年度の研究結果を受けて、令和5年度は、まず、令和3年度に行った、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳皮質3箇所への逆行性トレーサーの注入実験で得られた切片を再度観察し、橋核などの前小脳核群に標識細胞がどのように分布しているのかを調べる。次に、令和4年度に行った、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳核2箇所への逆行性トレーサーの注入実験で得られた切片を再度観察し、橋核などの前小脳核群に標識細胞がどのように分布しているのかを調べる。さらに、我々が以前に行った、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する大脳の顆粒性島皮質の小部位（dGIrvs2）に順行性神経トレーサーを注入した実験 （Ikenoue et al. Brain Res. 2018; Tsutsumi et al. Neuroscience 2018）で得られた切片を再度観察し、橋核などの前小脳核群に標識軸索終末がどのように分布しているのかを調べる。これらの結果を統合し、上記の小脳皮質の3箇所に投射するニューロンおよび小脳核の2箇所に投射するニューロンが、dGIrvs2からの下行投射を受けうるかどうかを検討する。以上によって、大脳皮質の咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する情動関連部位が、小脳の咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する情動関連部位に、橋核などの前小脳核群を経由した投射をして連関しているかどうかを明らかにする。
研究期間の最終年度なので、本申請研究で得られる全結果を総括し、歯科基礎医学会、日本顎口腔機能学会、日本神経科学会、日本解剖学会等の国内やSfNなどの国外の学会で発表する。論文を作成して国際誌に公表する。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Widespread corticopetal projections from the oval paracentral nucleus of the intralaminar thalamic nuclei conveying orofacial proprioception in rats2021
Author(s)
Tsutsumi Yumi, Mizuno Yuka, Haque Tahsinul, Sato Fumihiko, Furuta Takahiro, Oka Ayaka, Moritani Masayuki, Bae Yong Chul, Yamashiro Takashi, Tachibana Yoshihisa, Yoshida Atsushi
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Journal Title
Brain Structure and Function
Volume: 226
Issue: 4
Pages: 1115-1133
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The mossy fiber pathway conveys orofacial proprioceptive signals from the supratrigeminal nucleus to the cerebellar cortex2023
Author(s)
Yumi Tsutsumi, Yayoi Morita, Fumihiko Sato, Takahiro Furuta, Jaerin Sohn, Katsuro Uchino, Masayuki Moritani, Yong Chul Bae, Takafumi Kato, Yoshihisa Tachibana, Atsushi Yoshida
Organizer
Oral Neuroscience 2022
Related Report
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[Presentation] Cerebral cortical projections from the oval paracentral nucleus in the intralaminar thalamic nuclei in the rat2022
Author(s)
Tsutsumi Y, Mizuno Y, Sato F, Inoue M, Morita Y, Furuta T, Oka A, Moritani M, Bae Y C, Tachibana Y, Yoshida A
Organizer
Oral Neuroscience 2021
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