全身麻酔がラットの時間知覚に及ぼす影響の神経メカニズム解明

• Project/Area Number: 22K16613
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55050:Anesthesiology-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 新倉 怜 横浜市立大学, 医学研究科, 特任助教 (70760750)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: 時間知覚 / 吸入麻酔 / 術後認知機能障害 / 動物モデル / 行動実験 / ラット

Outline of Research at the Start

全身麻酔を伴う手術の後にしばしば報告される時間感覚の異常は、手術の予後に関連する悪性のイベントとリンクして、術後の回復を妨害する可能性がある。特に、秒・分単位の時間情報処理機構である「時間知覚」は、麻酔の影響を強く受けることが想定される。そこで本研究では、動物モデルを用いて、全身麻酔を伴う手術が時間知覚および認知機能に及ぼす影響を行動実験によって評価し、その影響に関与する神経回路網を同定し、その根底となる生理学的メカニズムを解析することで、麻酔を伴う手術は時間知覚へ影響を及ぼすのか、また、その影響は生理学的変化・認知機能低下と関連するのかを検討する。

Outline of Annual Research Achievements

全身麻酔を伴う手術の後にしばしば報告される時間間隔の障害は、術後の認知機能の低下と関連して、その後の回復を妨害する可能性がある。本研究は、術後認知機能障害動物モデルを用いて全身麻酔が時間知覚および認知機能に及ぼす影響を評価し、そのメカニズムを解明することを目的としている。
令和5年度は、術後認知機能障害モデル動物および麻酔に曝露された老齢動物を用いた時間知覚機能評価および認知機能評価を実施した。ラットを用いた術後認知機能障害モデルの作成は、昨年度に開腹処置だけでは認知機能障害が認められなかったことから、盲腸を結紮し、結紮した先を注射針で穿刺することによって作成した。術中を含む2時間、臨床現場で使用される主要な吸入麻酔薬であるsevoflurane（2.8％）に曝露した。老齢動物には18ヶ月齢以上のラットを用い、盲腸穿刺は行わず開腹と麻酔曝露のみを実施した。すべての動物に、術前、時間知覚機能を評価するための訓練を施した。時間知覚機能の評価および訓練は、オペラント箱を用いて行った。装置馴化（1日間）とレバーを押すと報酬が出ることを覚えさせるshaping（3日間）の後、音刺激が提示された30秒後の最初のレバー反応に対して報酬を提示するpeak interval訓練（15日間）を、その後、訓練試行に時々レバー反応しても報酬を得られないprobe試行の混ざる時間知覚機能評価（15日間）を実施した。すべての成体ラットはprobe試行の30秒付近にレバー反応率のピークを示した一方で、ほとんどの老齢ラットの反応率のピーク時間は30秒よりも遅かった。術後認知機能障害モデルにおいて、物体再認課題の成績が低下する傾向が認められたが、受動回避課題に違いは認められなかった。老齢動物の術後認知機能は現在評価中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

動物モデル確立のための条件検討に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

術後認知障害モデルで認知機能障害の傾向が認められたので、統計検定に適した数の被験体数を確保するために引き続きモデルの作成と時間知覚機能および認知機能評価のための行動実験を実施する。それと同時に、時間知覚機能評価中のラットの脳を回収して脳切片を作成し、抗c-Fos抗体を用いた免疫組織化学染色によって時間知覚課題実施中の脳活動を比較する。抗c-Fos抗体で有意差の検出が困難な場合、抗p-CREB抗体ないし抗ARC抗体を併用し脳領域同定を行う。行動実験と生化学的解析を並行して実施することで、進捗状況の遅れを取り戻す予定である。