| Project/Area Number |
23KJ1595
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
奈良井 絵美 鳥取大学, 医学部・医学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2024: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | セントラルコマンド / 運動 / 交感神経活動 / 視床下部 / 内側前頭前野 |
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| Outline of Research at the Start |
運動時に運動神経系と自律神経系を制御するセントラルコマンドの中枢神経回路は未解明である．私たちはこれまでに外側視床下部オレキシン産生神経がその一端を担うことを明らかにした．本研究では外側視床下部を制御するセントラルコマンドの中枢回路を解明する．ある時間に活性化した細胞への介入を可能とするラットFosTRAP法を用いて，運動興奮性神経の活動計測・操作を行い，同時に行動および循環反応を計測してその神経回路の機能を解析する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究者らはこれまでに、視床下部脳弓周囲領域 (PeFA)のオレキシン産生神経がセントラルコマンドを伝達する脳神経回路の一端を担うことを明らかにしている（Narai et al., J Physiol, 2024）。また、セレンディピティ的にPeFAの非オレキシン産生神経のみを選択的に刺激する実験系の確立にも成功し、PeFA非オレキシン神経の機能解析を行った（Narai et al., 投稿中）。その結果、オレキシン産生神経刺激時の歩行・交感神経活性能と非オレキシン産生神経刺激時のそれらとでは特性が異なるものの、いずれもセントラルコマンド機能をもつことが明らかになった。本研究では現在、運動時にオレキシン産生神経を含むPeFA神経の上流でそれらを制御する皮質脳領域を明らかにし、皮質と皮質下を結ぶセントラルコマンド伝達神経を解明することを目的として実験を行っている。
2023年度は、セントラルコマンド伝達回路の一端を担うPeFA神経に入力する皮質脳領域Ｘの特定を試みた。GFP発現を誘導する逆行性アデノ随伴ウイルスベクターをラットPeFAに注入した。過去の報告から、逆行性に標識される領域には、島皮質等も想定していたが、実際には大脳皮質内側前頭前野（mPFC）の下辺縁皮質 (infralimbic cortex)、前辺縁皮質(prelimbic cortex)、帯状回（cingulate cortex）においてGFP陽性神経が多く検出された。よって、PeFAにはmPFC神経が単シナプス投射することが明らかになった。mPFCは実行機能や認知行動、情動、逃走応答等にも関係する領域であることが知られており、この領域が運動の発現やその際の循環応答生成に寄与している可能性がある。次年度の実験によりこのX→PeFA経路が運動時に興奮することが明らかになれば、その経路を今後の調査対象とする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度に計画していた調査領域Ｘの特定に目途を立てることができた。その領域からオレキシン神経が局在する脳弓周囲領域へ至る単シナプス経路に光受容陽イオンチャネルを発現させることができることを確認し、光遺伝学的な神経活動操作のための予備データとなった。調査予定の経路にFos-CreERT2ラットを用いてFosTRAP法を適用する準備も進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、視床下部脳弓周囲領域 (PeFA) に投射する内側前頭前野の神経の、走行運動による活性化を、神経活性マーカーであるFosの発現から解析し、調査領域Ｘを決定する。そしてその調査領域Ｘから視床下部脳弓周囲領域に至る経路の機能調査へと発展させる。機能解析には、運動によって興奮する神経のみの活動を検出・操作するラットFos-TRAP法を適用する。このラットFos-TRAP法とファイバーフォトメトリや光遺伝学を組み合わせて、運動時に興奮した神経を選択的に活動計測および神経活動操作する。同時に圧検出テレメトリ送信機を使用した循環パラメータ実測を自由行動下で行う。具体的には、「1）走行運動中の運動興奮性X→PeFA神経の活動とセントラルコマンド反応（走行運動および循環反応）とは相関する」「2) 運動興奮性X→LH神経の刺激はセントラルコマンド反応を生成する」「3) 歩行運動中の運動興奮性X→PeFA神経の活動抑制はセントラルコマンド機能を低下させる」の仮説を証明する。これらの証明により、脳弓周囲領域に投射する運動興奮性Ｘ神経が運動時の身体運動と循環調節に不可欠であることを示す。
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