2019 Fiscal Year Annual Research Report
Optogenetic analysis of behaviors mediated by chemo-sensitive neurons.
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16K08529
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
金丸 みつ子 昭和大学, 教養部, 教授 (40255716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉崎 雅彦 昭和大学, 医学部, 教授 (20398697)
吉川 輝 昭和大学, 医学部, 助教 (90737355)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | オプトジェネティクス / セロトニン / 縫線核 / 不安 / 呼吸 / 痛み / 睡眠-覚醒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オプトジェネティクスの手法において、無線式光照射により自由行動下マウスの脳内神経活動を制御し、それによる行動変化を解析した。その結果、正中縫線核のセロトニン神経は、不安様行動を高め、呼吸数の増加から分時換気量を増加させることが明らかになった。延髄大縫線核のセロトニン神経は、下行性疼痛抑制として熱侵害受容閾値を上昇させること、その作用は機械侵害受容への効果とは異なることが明らかになった。これらの成果は、論文として発表した。背側縫線核のセロトニン神経の睡眠－覚醒への効果も明らかにした。こちらは、現在論文を準備中である。脳内セロトニン神経は、CO2センサーの一つといわれている。本研究は、脳内セロトニン神経のCO2ホメオスタシスを含む生理機能調節を示唆するものである。
抑制性の光活性化タンパク質を発現させたマウスについては、まだ多くの課題を残す状況である。吸入ガスの切り換えに関する問題は、ガスアナライザーでチャンバー内の濃度をモニターしながら、再呼吸によりCO2を高める等さらなる検討が必要である。
オプトジェネティクスは、自由行動下哺乳類における、選択的な脳内神経系の制御による行動が解析できるため、ヒトの生理機能の理解において非常に示唆的な情報になる。この方法を用いた本研究の神経生理学的成果は、不安関連呼吸障害や痛みや不眠についてのCO2ホメオスタシスを含む病態生理の解明につながり、不安や不眠の早期発見とそれらに伴う呼吸障害や痛覚異常を含む総合的治療の方法確立に寄与することが期待される。
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