Neural mechanisms underlying palatability of drinking water

• Project/Area Number: 22K19735
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 野村 憲吾 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10734519)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 水 / 中枢神経 / オプトジェネティクス / イメージング / 味覚

Outline of Research at the Start

体液状態の異常（特に水欠乏）は水のおいしさを増強し、飲水行動を促進させる。この行動は体液の恒常性、ひいては生命維持に必須のフィードバック機構であるが、飲水プロセスの中核である『脳内で水のおいしさを形成する神経メカニズム』はよくわかっていない。申請者らは最近の予備実験から、脳内の味覚領域に口腔内の水感覚が入力されており、水の摂取行動に必須であること見出した（後述）。そこで、本研究では、下記の目的達成を目指す。
(A) 水に応答し、飲水行動に関わる脳領域の特定
(B) 活動依存性標識を用いた水味ニューロンの遺伝学的な同定
(C) 疑似的な水味の創出技術の開発を通じた、水のおいしさ形成機構の解明

Outline of Annual Research Achievements

水分の体内総量を一定に保つことは、体液恒常性ひいては生命維持に必須である。そのため脳は体液状態を直接検知し、飲水行動を調節している。例えば、水分が不足して口渇感が生じると水をよりおいしく感じ、飲水行動が促進される。一方、超高齢化社会を迎えた我が国では、飲水行動の障害によって脱水症に陥る高齢者が増加しており、公衆衛生上の問題である。しかし、この飲水プロセスの中核である『水のおいしさを形成するための脳内メカニズム』は手付かずのままである。申請者らの最近の予備実験から、水摂取が脳の味覚領域を活性化させており、この『水の味』が飲水行動に必須であることが強く示唆された。そこで、本年度は下記の実験を実施した。
まず、脳深部in vivoイメージングシステムを用いて口腔内の水に瞬時に応答する神経細胞が存在することを確認した。加えて、温度や物性ではなく“水”という成分を認識する可能性を検証した。さらに、光遺伝学を用いて、この脳領域が飲水行動に関与するか調べた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究を推進するための基盤である、水摂取に応答して活性化し、飲水行動に関与する脳領域を同定することができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、活動依存性標識とトランスクリプトーム解析を用いた水味ニューロンの遺伝学的な同定をおこなうとともに、体液状態（水欠乏）の情報と水の味の情報を統合して、水のおいしさを創出する神経機構を調べる。