2016 Fiscal Year Research-status Report
膜電位イメージングによる胎生期の嗅覚神経回路網の機能発生・構築過程の追跡と展開
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15K06720
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| Research Institution | Komazawa Women's University |
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Principal Investigator |
佐藤 勝重 駒沢女子大学, 人間健康学部, 教授 (80291342)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光学イメージング / 膜電位感受性色素 / 機能発生 / 機能構築 / 嗅覚回路網 / 嗅球 / 胎生期 / 鶏胚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球上の生物は、嗅覚や味覚、視覚など様々な感覚機能を駆使し、食物になりうる物質の品質を評価している。このような能力は、何も成体に限られた能力ではなく、一般に生物は、生後まもない時期から口に入れたものが、自分にとって好ましいものであるか否かを識別する能力を未熟ながら備えている。これは、様々な感覚情報を処理する神経回路網が、出生時にはすでにある程度発達していることを示唆している。では、こうした食物の品質を評価する能力は、個体発生過程でどのようにして形成されるのだろうか？この命題に対する生理学的アプローチは、個体発生期の中枢神経系を構成するニューロンが小さく、また機械的にも脆弱であるため、従来の電気生理学的方法を適用することが困難であるという方法論的制約から、まだ十分に進んではいない。
本研究は、個体発生過程、特に胎生期の嗅覚神経回路網に焦点をあて、①膜電位感受性色素を用いた神経活動の光学的イメージング法による機能的マッピングと、②カーボシアニン系蛍光色素やrhodamine dextranを用いた形態的マッピング
との比較から、(1)嗅覚神経回路網の機能発生・構築過程のプロフィルを明らかにすることを目的とする。さらに、(2)嗅覚と味覚の感覚情報の統合処理機構が、個体発生の過程でどのようにして形成されていくのか、という命題について、その解析法の開発と展開を試みる。
平成28年度は、「個体発生期の嗅覚系に誘発されるoscillatory activityの基本パターンの解析」を行った。孵卵9－12日の鶏胚から嗅神経―嗅球―終脳標本を作成し、これらを膜電位感受性色素で染色し、嗅神経を吸引電極で刺激することによって嗅球に誘発されるoscillatory activityの光学的検出に成功した。さらに、oscillatory activityの発現時期と発生に伴うパターンの変化を解析した。
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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
本研究は、個体発生過程、特に胎生期の嗅覚神経回路網に焦点をあて、①膜電位感受性色素を用いた神経活動の光学的イメージング法による機能的マッピングと、②カーボシアニン系蛍光色素やrhodamine dextranを用いた形態的マッピング
との比較から、嗅覚神経回路網の機能発生・構築過程のプロフィルを明らかにすることを第一義の目的としているが、平成28年度は、oscillatory activity基本データを取ることに成功した。この成果は、平成27年度の研究成果に基づきこれをさらに発展させた結果であり、実験計画は順調に進んでいる。今後の研究遂行の上での問題点は、今のところ見当たらない。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)「嗅覚神経回路網の機能構築過程の解析」を進める。様々な発生段階の鶏胚を用いて実験を行ない、基本データを得る。具体的には,これまでの研究成果に基づき、Oscillatory activityの解析を進める。oscillation応答は、嗅覚情報処理に関係することが示されており、個体発生に伴いどのように応答が変化するか、を引き続き解明する。
(2)個体発生における嗅覚神経回路網の機能発生・構築の基本的プロフィルが明らかとなったところで、嗅神経刺激として、匂い刺激による実験を試みる。具体的には、(a)匂い刺激により誘発される応答領域の同定: 嗅糸や嗅粘膜など嗅覚神経回路の末端をそのまま残した「嗅覚末端-嗅球-終脳標本」を用いて、匂い刺激により嗅球および終脳内に誘発される光学応答を検出する。(b)嗅球の「匂い地図」の構築過程の追跡：匂い分子として、アルデヒド類、脂肪酸類、アルコール類、エステル類などさまざまな物質を用い、物質による嗅球内の応答領域の違いを検出し、「匂い地図」がどのように構築されるかを個体発生の時間軸に沿って解析する。(c)味覚と嗅覚の感覚統合の機能構築過程の解明の試み:味覚と嗅覚の感覚統合の個体発生過程の解明をスタートさせる。「嗅/顔面/舌咽/迷走神経-脳幹-終脳標本」を作製し、複数の脳神経を同時に刺激し、応答領域がどのように変化するか時空間的な解析を行う。その際、刺激頻度や刺激強度、刺激のタイミングのずれなどにより、どのような違いが見られるかをダイナミックに解析する。
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| Causes of Carryover |
英文原著論文の掲載代金が平成29年度払いとなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
英文原著論文の掲載代として使用する。その残額については、平成29年度の予算と合算して、実験動物や神経伝達物質の拮抗薬の購入に用いる。
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