2017 Fiscal Year Research-status Report
Neural mechanism of attention based on the structure of the thalamic reticular nucleus
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17K07081
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| Research Institution | Wakayama Medical University |
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Principal Investigator |
木村 晃久 和歌山県立医科大学, 医学部, 准教授 (20225022)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 視床網様核 / 聴覚 / 視覚 / 体性感覚 / 感覚統合 / 視床核 / 大脳皮質 / 注意 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視床網様核は、視床と大脳皮質から興奮性入力を受け、視床核に抑制投射し、視床-大脳皮質のループ回路の感覚情報処理と伝達を制御する。同種あるいは異種感覚情報（末梢感覚入力及び大脳皮質で処理された情報）が視床網様核で干渉し視床核の感覚情報処理に影響することが、感覚情報の統合と選択、あるいは、注意の主要な神経機構であると仮定し、当該年度では、聴覚と視覚の視床核における異種感覚情報の干渉と視床網様核における同種（聴覚）感覚情報の干渉を調べる研究を行った。
聴覚の視床核（内側膝状核）では、体性感覚刺激による聴覚反応の顕著な変化を認めた。既に報告した視床網様核における聴覚と体性感覚の相互干渉（Brain Research, 2017）が変化に関与する可能性が示唆された。変化は、聴覚情報のみを処理する１次視床核と異種感覚情報の統合に関与する高次視床核の両方に認め、１次視床核では変化を示す細胞群の形態と分布が特異であること、高次視床核では情報伝達効率を高めるバースト活動が強く変化することを明らかにした。結果を論文にまとめ（Neuroscience, 2018）、体性感覚が聴覚に影響する複数の神経機構が視床-大脳皮質のループ回路に存在することを示唆した。視覚の視床核では、視覚情報のみを処理する１次視床核（外側膝状核）で、聴覚刺激が視覚反応に影響する現象を認めた。既に報告した視床網様核における視覚と聴覚の相互干渉（Eur. J. Neurosci, 2014）が影響に関与する可能性が示唆された。結果を学会で報告し、論文にまとめているところである。
視床網様核では、異なる周波数の２音の時間差刺激による聴覚反応の変化を調べ、既に明らかにした異種感覚の相互干渉と同様、先行する音情報で聴覚反応が顕著に変化した。聴覚情報処理の時間構造を制御する神経機構の根幹を示す現象と考えられる。結果の一部を学会で報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
特定種の感覚情報のみを処理する１次視床核を含む聴覚と視覚の視床核において異種感覚情報が単一細胞の感覚反応に影響することを検証し、視床網様核を介し異種感覚情報が視床核細胞の特定種の感覚情報処理に影響することを示唆する研究成果を学会に発表、論文にまとめる平成29年度の研究実施計画は、ほぼ達成された。
視床網様核における同種感覚（聴覚）情報の干渉（異なる周波数の先行純音刺激による視床網様核細胞の音反応の変化）に関する平成29年度に実施する研究は、実験をほぼ終了し、結果の一部を学会で報告、現在、論文作成のためデータを解析中で、研究は順調に進行しているが、研究実施計画の達成に至っていない。
平成29年度に実施する予定であった大脳皮質前頭前野、扁桃体の活性化が視床網様核細胞の感覚（聴覚あるいは視覚）反応に及ぼす影響に関する研究（当該年度実施予定の実験１）については、実験システムの構築（実験機材の設置やコンピュータプログラムの制作）を完了したが、前述２つの研究計画の達成に時間の多くを割り当てたため、研究を実施することができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、聴覚が視覚の１次視床核細胞の視覚反応を修飾する研究結果を論文にまとめ、視床網様核における同種感覚（聴覚）情報の干渉（２種類の純音刺激に対する視床網様核の音反応）に関する研究結果を学会で発表し、論文の作成にとりかかる。これらの作業とともに、平成29年度の研究実施計画に含まれていた大脳皮質前頭前野、扁桃体の活性化（電気刺激）が視床網様核細胞の感覚（聴覚あるいは視覚）反応に及ぼす影響に関する麻酔した動物（ラット）での実験（研究実施計画の実験１）を行う。当初の予定に従い、先ず細胞近傍記録染色法を実験に適用し、影響と細胞の解剖学的特性（位置と軸索投射領域）の関係を調べる。実験の結果が有意であれば、細胞内記録の実験に移行し、シナプス電位の干渉を調べ、影響のメカニズムの解明に取り組む。
細胞内記録の実験方法を、更に、平成30年度の研究実施計画に含まれる異種感覚（視覚と聴覚）刺激が視床網様核細胞に誘発するシナプス電位（入力）の相互干渉に関する実験（研究実施計画の実験２）に適用し、視床網様核細胞における異種感覚の相互干渉のメカニズムの解明に取り組む。
以上の実験を進めながら、平成31年度以降に実施予定の覚醒動物の行動をモニターしながら視床網様核から神経活動を細胞外記録する実験システムの構築（実験機材の設置やコンピュータプログラムの制作）する。
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| Causes of Carryover |
平成29年度の研究実施計画に含まれていた実験１（大脳皮質前頭前野、扁桃体の活性化が視床網様核細胞の感覚反応に及ぼす影響に関する実験）の施行が遅れ、実験に使用予定の消耗品費用（薬品及び動物の購入）が残った。
残った助成金は、繰り延べになった当初の研究実施計画に沿って平成30年度に施行する実験の消耗品費用に合わせて使用する。
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