| 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, 招へい教授 (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, 講師 (60632130)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (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: ¥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 | 神経回路 / システムニューロサイエンス / 咀嚼 / 筋感覚 / 深部感覚 / 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 |
令和3年度の実験では、ラットを用い、咬筋に生じる筋紡錘感覚が入力する三叉神経上核（Su5）のニューロンは、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カ所に強く投射した。これらの3部位に投射するニューロンがSu5に存在することが確認された。この結果を受けて、令和5年度は、投射ニューロンが下位脳幹のSu5以外のどの部位に存在するかを再検討し、橋核に多く存在することが明らかになった。また、令和4年度の実験では、Su5のニューロンは、両側性に、主に小脳中位核（Int）の背外側瘤（IntDL）と内側核（Med）の背外側隆起（MedDL）に強く、また前庭神経核のgroup Yに弱くに投射した。これらの3部位に投射するニューロンがSu5に存在することが確認された。以上の結果を受けて、令和5年度は、投射ニューロンがSu5以外のどの部位に存在するかを再観察し、小脳皮質の3部位と小脳核の2部位に投射するニューロンが橋核に多く存在することが明らかになった。次に、我々が以前に行った実験 （Ikenoue et al. Brain Res. 2018; Tsutsumi et al. Neuroscience 2018）を参考にして、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力し、情動機能に関与することがわかっている大脳の顆粒性島皮質の小部位（dGIrvs2）を電気生理学的に同定し、そこに順行性神経トレーサーであるBDAを注入した。その結果、BDA標識終末が橋核に認められた。以上の結果は、顆粒性島皮質に入力する咀嚼筋筋紡錘感覚が、橋核ニューロンを経由して、上記の小脳皮質の3部位と小脳核の2部位に投射することを示唆している。咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳皮質と小脳核の部位が情動機能に関与している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度から5年度までの3年間の研究で、咬筋に生じる筋紡錘感覚が入力する三叉神経上核（Su5）のニューロンが投射する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カ所には、橋核のニューロンが投射すること、また、Su5のニューロンが投射する両側の小脳中位核（Int）の背外側瘤（IntDL）と内側核（Med）の背外側隆起（MedDL）には、橋核のニューロンが投射することが明らかになった。また、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力し、情動機能に関与する大脳の顆粒性島皮質の小部位（dGIrvs2）のニューロンの軸索は橋核に終止することが明らかになった。以上の結果より、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳皮質の3部位と小脳核の2部位が、情動機能に関わる顆粒性島皮質からの橋核を経由した投射を受ける可能性が高いことまでは示唆できた。しかし、小脳皮質の3部位と小脳核の2部位の計5カ所への投射を中継している橋核ニューロンの機能局在について解析が完璧には出来ておらず、情動機能に関わり得ることが明らかになった小脳の5部位のそれぞれの機能の差異の詳細に関わる情報までは得られていない。よって「進捗はやや遅れている」と判断した。その事由は、令和4年度、令和5年度に行った咀嚼筋筋紡錘感覚が入力する小脳部位が小脳皮質の3部位と小脳核の2部位の計5カ所もあり、そのそれぞれに投射するニューロンの脳幹内の分布と、令和6年度に行った咀嚼筋筋紡錘感覚が入力し、情動機能に関わる島皮質ニューロンから下行する軸索の終止部位の分布を、異なった動物間で比較することの困難さがあったためと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
延長が認められた令和6年度には、小脳皮質の3部位と小脳核の2部位の計5カ所への投射を中継している橋核ニューロンの機能局在について解析を進めることで、その橋核ニューロンからの投射を受け、情動機能に関わると考えられる小脳の5部位のそれぞれの機能の差異の解決を目指したい。このためには、同一動物で、小脳（皮質3箇所または小脳核の2箇所のいずれか1箇所）へのCTbの注入を成功させた後、咀嚼筋筋紡錘感覚が入力し情動機能に関わる島皮質へのBDA注入を成功させれば、中継している橋核ニューロンの機能局在は調べ易くなるとは考えられる。しかし、両注入に成功した例を複数得るのは極めて困難と予想されるので、この方法は用いられない。そこで、令和5年度までに行ってきたように、小脳への注入と島皮質への注入を別々の動物で行う方法を採用する。注入に成功した例数を格段に増やして、島皮質ニューロンからの投射を受ける橋核ニューロンの橋核内で認められる局在性の信用度を高める方法がベストと考えた。各トレーサーの注入に成功して標識を調べられる動物数を増やすように、早急に努めたい。顕微鏡下での橋核ニューロンの詳細な観察にも時間がかかることを経験しているので、共同研究者の協力を得て、小脳皮質3箇所、小脳核2箇所、島皮質への注入数を格段に増やしたい。
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