Exploration of the higher-order somatosensory cortex

Research Project

Project/Area Number	21K19315
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research Institution	Fujita Health University
Principal Investigator	山下貴之藤田医科大学, 医学部, 教授 (40466321)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000) Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords	大脳皮質 / 体性感覚 / 社会性行動 / 高次機能 / 洞毛 / バレル皮質
Outline of Research at the Start	高等動物では、視覚や聴覚といった感覚は大脳皮質の一次感覚野に入力され、その後二次、三次とより高次の感覚野において階層的に処理されることはよく知られている。ところが、体性感覚については一次体性感覚野（S1）のすぐ外側に二次体性感覚野（S2）があるのみで、高次情報処理機構についての研究は遅れている。山下（研究代表）らは、以前の研究でS2以外にS1軸索末端が集積する多くの小領域があることを発見している。本研究では、これらの各小領域における体性感覚情報表現および生理機能を網羅的に解析し、新規な高次体性感覚野の発見につなげる。
Outline of Annual Research Achievements	高等動物では、視覚や聴覚といった感覚は大脳皮質の一次感覚野に入力され、その後二次、三次とより高次の感覚野において階層的に処理されることはよく知られている。ところが、体性感覚については一次体性感覚野（S1）のすぐ外側に二次体性感覚野（S2）があるのみで、高次情報処理機構についての研究は遅れている。マウスS1から投射する軸索をマッピングすると、S2以外に軸索末端が集積する多くの小領域がある(Yamashita et al., Front. Neuroanat., 2018)。S1からこれら小領域にどのような体性感覚情報が伝播していくかは体系的な研究がなく、よく分かっていない。そこで本研究では、それらの各小領域を新規S2候補領野と捉え、これらの領野における体性感覚情報表現を網羅的に解析し、新規な高次体性感覚野の発見につなげることを目標としている。昨年度に開発した実験系を用いて、本年度は、S1の投射先であり、かつ、特に社会性行動への関与がある異顆粒帯からシリコンプローブ記録を行いながら、マウスに物体や他マウスを触診させ、その反応を記録した。未発表であるため詳細は割愛するが、異顆粒帯に社会性行動のある局面をエンコードするニューロンを発見した。さらに、異顆粒帯内の小領域ごとに神経活動を解析したところ、社会性行動の特定局面に反応する細胞群の分布が小領域ごとに異なることも見出された。この反応は触覚とは直接リンクしないため、体性感覚ではないと考えられるが、非常に高次な脳機能を推測させる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の予定通りに異顆粒帯からの電気記録を順調に進められており、未報告の表象を発見していることから順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	引き続き異顆粒帯内の小領域ごとに社会性行動中の神経活動を記録し、S1やS2、一次運動野M1における反応と比較することで、社会性行動の脳内表象について網羅的なデータを得る。異顆粒帯が高次体性感覚野であるか否かは、階層性の証明が必要であるため、S1からの投射軸索を抑制し、社会性行動に伴う神経活動が減弱しうるかをテストする。