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Mechanisms of persistent pain induced negative emotion on subcortical-cortical projections

Research Project

Project/Area Number 21K19460
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
Research InstitutionHyogo Medical University

Principal Investigator

Koga Kohei  兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (50768455)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢尾 育子  関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (60399681)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords情動 / 前帯状回 / 持続痛 / 不安 / シナプス可塑性 / 慢性疼痛 / 神経回路
Outline of Research at the Start

1年目は、マウスの前帯状回に投射する主な脳領域である視床もしくは扁桃体に光感受性タンパク質であるChR2を組み込んだアデノ随伴ウイルスを局所投与する。投与2-3週間後に脳スライス標本を作製し、投射選択的なシナプス伝達と神経回路を明らかにする。2年目は、神経損傷モデルを作製し、1年目に明らかとなったシナプス伝達と神経回路に再編成が起こるかを神経損傷モデルの初期および後期で調べる。3年目は、これまでに明らかとなった神経回路を光遺伝学および化学遺伝学的手法で操作した時に負の情動行動が緩和できるかを調べる。

Outline of Final Research Achievements

Persistent pain often causes negative emotions including anxiety and depression. However, the mechanisms of synaptic plasticity on selective projection are unknown.
Here, we focused on the anterior cingulate cortex which is important for sensory and emotional aspect of pain. We injected adeno associated virus with channelrhodopsin 2 (ChR2) in the thalamus or amygdala which project to the ACC reciprocally. After 3-4 weeks of the injection, we made brain slices to record pyramidal neurons in layer II/III from the ACC and stimulate the selective projections with blue light. Furthermore, to understand the functional roles of the selective projections to the ACC, we stimulated bilateral projections of the thalamus-ACC by optic fibers in the ACC. Repetitive stimulations of thalamus-ACC, but not amydala-ACC projections showed negative emotion and pain-related behavior.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

臨床において持続的な痛みによって不安やうつ症状を患う患者さんは多いが、原因となる脳内シナプス可塑性、神経回路、分子機構は未解明のままである。本研究では、痛みの感覚入力と負の情動に関係する前帯状回に着目し、前帯状回に投射する視床からのシナプス伝達が持続痛モデルマウスで活性化することが明らかとなった。また、視床ー前帯状回の投射を頻回刺激すると嫌悪行動を促進したことから、今後、この視床ー前帯状回に着目したシナプス可塑性の異常を改善する仕組みを明らかにすると痛みによる精神疾患の解明につながる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] The Anterior Cingulate Cortex is Critical for Acute Stress-induced Hypersensitivity in Mice2023

    • Author(s)
      Kawabata Ryo、Yamanaka Hiroki、Kobayashi Kimiko、Oke Yoshihiko、Fujita Ayumi、Oku Yoshitaka、Yao Ikuko、Koga Kohei
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 523 Pages: 47-60

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2023.05.010

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TRPA1 as a O2 sensor detects microenvironmental hypoxia in the mice anterior cingulate cortex2023

    • Author(s)
      Kawabata R, Shimoyama S, Ueno S et al.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 2960-71

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29140-8

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] The anterior cingulate cortex plays the important role for stress induced mechanical hypersensitivity2024

    • Author(s)
      川端遼、藤田あゆみ、古賀浩平、矢尾育子
    • Organizer
      第101回記念大会日本生理学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ストレス性機械過敏と前帯状回の誘発性シナプス伝達の解析2023

    • Author(s)
      川端遼、藤田あゆみ、矢尾育子、古賀浩平
    • Organizer
      第33回神経行動薬理若手研究者の集い
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 慢性疼痛による前帯状回皮質シナプス可塑性のメカニズム2023

    • Author(s)
      古賀浩平
    • Organizer
      第65回歯科基礎医学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ストレス誘発性感覚過敏と前帯状回のシナプス可塑性2023

    • Author(s)
      川端遼、山中博樹、小林希実子、尾家慶彦、藤田あゆみ、越久仁敬、矢尾育子、古賀浩平
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] TRPA1 regulates neural activity in the anterior cingulate cortex2022

    • Author(s)
      川端遼、矢尾育子、荒田晶子、古賀浩平
    • Organizer
      第100回記念大会日本生理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マウス高所ストレス下における前帯状回のシナプス可塑性2022

    • Author(s)
      川端遼、藤田あゆみ、矢尾育子、古賀浩平
    • Organizer
      第32回神経行動薬理若手研究者の集い
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高架式プラットフォーム誘発性のストレスは機械過敏性を引き起こし、前帯状回の興奮性のシナプス伝達2022

    • Author(s)
      川端遼、古賀浩平、矢尾育子
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 前帯状回シナプス伝達におけるTRPA1の修飾作用2022

    • Author(s)
      清家碧夏,鳥山道則,矢尾育子,古賀浩平
    • Organizer
      第31回神経行動薬理若手研究者の集い
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 急性ストレスによる脳内環境変化の解析2022

    • Author(s)
      清家碧夏,鳥山道則,矢尾育子,古賀浩平
    • Organizer
      第31回神経行動薬理若手研究者の集い
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 急性ストレスによる脳内環境変化の解析2021

    • Author(s)
      清家碧夏,鳥山道則,古賀浩平,矢尾育子
    • Organizer
      第94回日本生化学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

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