2019 Fiscal Year Annual Research Report
Topdown signaling from the motor cortex for pain inhibition
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16K11454
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
倉本 恵梨子 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60467470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑木 共之 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (80205260)
齋藤 充 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (50347770)
柏谷 英樹 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 講師 (70328376)
大野 幸 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 助教 (00535693)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大脳皮質運動野 / 三叉神経痛 / 痛覚抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大脳皮質運動野からのトップダウン信号が、脳幹に存在する痛覚抑制の回路を賦活化することで鎮痛効果を発揮しているという仮説を検証する。臨床において、三叉神経痛の治療として運動野を電気刺激することで鎮痛効果が得られるという治療法に基づいて着想を得た。この鎮痛に関わる神経回路と作用機序を明らかにし、より効果的な三叉神経痛の治療法開発に必要となる基礎的知見を提供することを目的とする。
まず、運動野からのトップダウン的痛覚抑制に働くと予想される神経回路が実際に存在するかどうか、形態学的手法により検証した。先行研究において、運動野の電気刺激により活動性が上昇すると報告されている脳領域のデータに基づき、以下の２つのトップダウン的痛覚抑制回路を想定した。
（１）間接的経路: 運動野→前頭前野（眼窩野または帯状回）→中脳水道周囲灰白質 （２）直接的経路: 運動野→中脳水道周囲灰白質 これらの経路が実際に存在するかどうか、順行性のウイルス性神経トレーサーであるアデノ随伴ウイルスベクターをラットの運動野、特に顎顔面領域に注入し、軸索投射先を形態学的に検索した。その結果、中脳水道周囲灰白質には、運動野のニューロンはあまり強く投射していないことが明らかになった。そのため、運動野から、前頭前野などを介して、間接的に中脳水道周囲灰白質に影響していると考えられた。
次に、運動野からの軸索投射先の脳領域の神経活動をコントロールすることで、痛覚感受性が変化するかどうか、光遺伝学を用いて検証することにした。自由行動下の動物に光刺激を行い、その行動変化をビデオ撮影し、同時に神経活動の変化を記録するための技術を習得するため、Professor Acsady (Thalamus lab, KOKI, Hungary)のラボと国際共同研究を開始した。実験のセットアップを、ほぼ、整えることができた。
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[Presentation] Distinct functional and morphological properties of the frontal and parietal layer 5 corticothalamic pathways.2020
Author(s)
Eriko Kuramoto, Hajnelka Bokor, Nora Hadinger, Emilia Bosz, Boglarka Toth, Csaba David, Gergely Komlosi, Gordon Shepherd, Naoki Yamawaki, Tetsuya Goto, Laszlo Acsady.
Organizer
Gordon Research Conference, "Thalamocortical Interaction"
Int'l Joint Research
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