2000 Fiscal Year Annual Research Report
光学的計測/イメージング化による延髄孤束核における求心性入力情報の処理機構の解析
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11680781
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Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
Principal Investigator |
佐藤 勝重 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 容子 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)
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Keywords | 内因性光学シグナル / 光学的計測法 / イメージング / 脳幹 / 延髄孤束核 / ラット / 血圧 / 迷走神経 |
Research Abstract |
延髄孤束核(NTS)は、脳幹におけるいろいろな脳神経核の中でも、生体内の諸器官からの情報が集約的にインプットされる"gate"になっている点で特異的であり、かつ興味ある脳神経核である。本研究は、ニューロン活動に伴う内因性の光学的変化から脳皮質活動を光学的に計測する「内因性光学イメージング法」を"まるごと"のラット延髄孤束核に適用し、舌咽神経や迷走神経を通して伝えられた心血管系と呼吸器系からの入力情報が、孤束核内においてどのような機構により処理されているのかを、時空間的にシステマティックな側面から解析することを目的とする。 (1)迷走神経関連核のイメージング:実験対象としてはadultのWistar ratを用いた。ウレタン麻酔下に、頚部で左右迷走神経本幹を露出し、末梢側を切断して刺激用電極を中枢側に装着した。人工呼吸下に脳幹背側部分の頭蓋骨、小脳を除去して脳幹を露出し、測定用チェンバーを歯科用セメントで固定して、その中をシリコンオイルで充たした。光学計測には、リアルタイム光量差差分増幅装置(IMAGER2001,Optical Imaging Inc.,Israel)を用いた。直流安定化電源により駆動した250Wのタングステン・ハロゲンランプの光を、干渉フィルター(605±5nm)を通して準単色光にした後、光ファイバーを用いて脳幹部に照射し、slow scan CCD cameraを用いて、5秒間に8枚の画像を取得した。刺激に伴う内因性光学シグナルを反射光の変化として測定し、その変化分を測定開始時の反射光に対する比(△R/R)として表示してイメージングを行った。迷走神経を電気刺激(20Hz/1sec)すると、605nmの準単色光照射による測定では、刺激により内因性光学シグナルの大きさは増加(反射光の減少)し、刺激開始後約1.5秒でそのピークに達した。解剖学的位置との比較から、記録された応答は主に孤束核に対応すると考えられた。複数のratで同様の実験を行うと、応答領域は血管の走行とは無関係で、obexに対してほぼ同一の位置に出現することがわかった。しかしながら、応答領域の大きさは一様ではなく、個体差があることが明らかとなった(animal-to-animal variations)。 (2)刺激条件と応答の関係:次に、血圧をモニターしながら刺激の強度/周波数を変えて内因性光学シグナルの画像化を行い、その変動を調べた。刺激の周波数を一定(20Hz)にした条件下で、刺激強度を変えた時に得られたイメージ画像と血圧の変化を比較し、(1)刺激強度を上げるにしたがって、応答領域は刺激側の孤束核から交連部、さらには反対側の孤束核に広がっていくこと、(2)それに伴って迷走神経刺激による血圧の低下が大きくなっていくこと、(3)同じ血圧の低下が起こる刺激条件でも、応答領域は同じではなくtrialごとに差が見られること(trial-to-trial variations)、が明らかとなった。一方、刺激強度を一定にした条件下で、刺激の周波数を変えて実験を行うと、刺激の周波数を上げるにしたがって応答領域が交連部から吻側方向に徐々に拡がっていくことが明らかとなった。これは、孤束核に投射する求心性線維のタイプの違いを反映していると考えられる。
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Research Products
(14 results)
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[Publications] Tanaka et al.: "Physiological consistency in trial-to trial variation in intrinsic-optical responses to single-whisker movement in the rat D1-barrel cortex."Neuroscience Research. 36. 193-207 (2000)
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[Publications] Sato et al.: "Optical detection of embryogenetic expression of vagal excitability in the rat brain stem."Neuroreport.. 11. 3579-3763 (2000)
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[Publications] Sato et al.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem."Neuroreport. 12. 95-98 (2001)
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[Publications] Momose-Sato et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem."Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)
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[Publications] Momose-Sato et al.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the developing CNS."Neuroscience. 102. 245-262 (2001)
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[Publications] Mochida et al.: "Multiple-site optical recording reveals embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord."European Journal of Neuroscience. (in perss). (2001)
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[Publications] Yazawa et al.: "Developmental changes in trial-to-trial variations in whisker barrel responses studied using intrinsic optical imaging : Comparison between normal and de-whiskered rats."Journal of Neurophysiology. (in press). (2001)
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[Publications] Mochida et al.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CA1 : Long-term analysis using optical recording."Neuroreport. (in press). (2001)
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[Publications] 佐々木真一 他: "内因性光学イメージングを用いたin vivoラット脊髄神経活動のモニタリング"脊髄電気診断学. 22. 32-35 (2000)
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[Publications] 佐々木真一 他: "末梢神経刺激により脊髄に誘発されたニューロン応答の内因性光学イメージング"脊髄電気診断学. 23(in press). (2001)
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[Publications] 佐藤勝重: "細胞電気活動の光学的計測法-いかにして真のシグナルとノイズを見分けるか-"日本生理学雑誌. 62. 275-278 (2000)
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[Publications] 佐藤容子 他: "自律神経系の機能的解析における光学的計測法の適用"自律神経. (in press). (2001)
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[Publications] 大野喜久郎 他: "脳神経外科の最前線NO.2 21世紀の新領域とニューテクノロジー"先端医療技術研究所. 472 (2000)
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[Publications] 佐藤勝重: "ブレインサイエンス・レビュー2001"医学書院(in press). (2001)