| Project/Area Number |
22K15218
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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 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
生駒 葉子 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20838510)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | グリア細胞 / 迷走神経刺激 / てんかん / 脳内環境 / 心身機能連関 / ファイバーフォトメトリー / 末梢中枢機能連関 |
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| Outline of Research at the Start |
体調や気分次第で思考そのものが変わるのは、末梢／グリアからの影響によるものと考えられる。本研究では、末梢神経である迷走神経を求心性に刺激し、中枢脳へ刺激を送り込む方法を活用して、てんかん病態治療の新戦略を開拓する。迷走神経刺激（VNS）から中枢脳機能変化へと至る道筋はグリア細胞が担う。外部からの刺激に鋭敏に反応し、また脳内環境を強力に支配しているのは、グリア細胞だからである。本研究では、VNSと中枢神経刺激を組み合わせ、グリア細胞活動を的確に誘導し、病態制御の最適化を目指す。本研究の目的は、心身機能連関のメカニズムを明らかにすることで、心の成り立ちを全身性に理解することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳内環境は、中枢神経細胞だけではなく、末梢神経やグリア細胞から様々な制御を受ける。本研究では、末梢神経である迷走神経を求心性に刺激し、中枢脳へ刺激を送り込む方法を活用して、てんかん病態治療の新戦略を開拓することを目指した。迷走神経刺激（VNS）から中枢脳機能変化へと至る道筋はグリア細胞が担うと考えられる。外部からの刺激に鋭敏に反応し、また脳内環境を強力に支配しているのは、グリア細胞だからである。グリア細胞を介した脳内環境の変化が抗てんかん作用を生むという仮説を立てた。
頸部迷走神経に巻きつけたカフ電極を使えば、自然な迷走神経活動を記録することも可能であるが、筋電等の様々なアーティファクトが混ざり合うため、その中から正確な波形を導き出すのは困難であることが判明した。そこで、波形解析の有効なプロトコルを検討したところ、迷走神経活動は数十μV程度の振幅しかない高速な現象であるため、25 kHzもの高速サンプリングが必要であったが、テンプレートマッチング法を使えば、ノイズの中からスパイクを取り出すことが可能であることが示された。また、同じカフ電極を用いて迷走神経を刺激することができたが、適切な強さの刺激を決めるのが困難であった。迷走神経を刺激すると遠心性にもその効果は伝わり、心拍数の低下が観察される。そこで、適切な刺激の強さを決めるのに、心拍数の低下がひとつの指標となることが示された。これらの技術開発を活用して、てんかんの発展において、迷走神経はどのように活動するのかを計測し、迷走神経刺激や他の刺激により、グリア細胞の反応を含めた脳内環境がどのように変化するのかを蛍光マクロ実体顕微鏡やファイバーフォトメトリー法で観察した。海馬刺激のキンドリングによって発展しててんかん病態を治療して、抗てんかん作用を最大限引き出す刺激プロトコルを探索した。
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