2017 Fiscal Year Research-status Report
光遺伝学を用いたマウス脳梗塞モデルにおける大脳皮質運動野―感覚野の機能連関の解析
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17K16664
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
福井 敦 東京女子医科大学, 医学部, 医療練士研修生 (80746800)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | motor cortex / somatosensory cortex / photothrombosis / multi-unit recording / sensorimotor integration / Neuromodulation / mice |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳梗塞回復過程における運動野（M1）と感覚野（S1）の機能的結合関係を解明するため、運動野に脳梗塞を作成するモデルマウスを計画通り確立した。その後、M1脳梗塞後3日目にS１から電気生理実験を行った。その結果、感覚刺激に対応した神経活動以外の神経活動が増加し、結果的に刺激に対応した神経活動のコーディングが障害されていた。これらが、運動野障害時の一過性の感覚障害が出現する原因ではないかと考えた。さらに、14日目にも同様の実験をおこなったところ、興味深いことに大脳皮質の層によって回復過程が違うことを見出した。この違いが研究目的である、S1とM１との機能的結合関係によるものではないかと推定し、神経トレーサーにて解剖学的結合関係を確認した。その結果S1からM1への神経結合が強い層で、回復過程が遅れているという結果を得た。次にこの神経機構をさらに詳細に評価するため、S1とM1での同時電気記録を行い、その結果をintegration-and-fire modelとcurrent source densityを用いたシュミレーションを行った。その結果、M1からS1のへのfeedforward inhibitionの存在が示唆された。これらの結果から、運動野脳梗塞時の感覚障害にはM1からのfeedforward inhibitionの消失による、神経活動のコーディング障害が関与していることがわかり、さらにS1とM1の相互の結合関係の違いによってその回復過程が違うことを明らかにした。
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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
当初計画通り、脳梗塞モデルを確立し、運動野脳梗塞時の感覚野での電気生理学的変化が詳細に検討できた。ヒゲの運動野を前後方向に分けて体部位選択的な運動野脳梗塞モデルを作成するという当初の計画は、光遺伝学的手法とmicrostimulationを駆使してmappingをおこなったが、あきらかに分離できるという結果を得られなかったため断念した。しかし、運動野脳梗塞後の感覚野での神経活動の変化を、シュミレーション等を行うことにより、運動野からのfeedforward inhibitionの影響であることを示せたことは当初の計画を越えた成果であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は現在得られた運動野から感覚野へのfeedforward inhibitionの存在の役割を詳細に検討したい。具体的には抑制性ニューロンのひとつ、Parvalbumin陽性介在ニューロンにチャネルロドプシンを発現させ、脳梗塞後に感覚野で光刺激をおこない、この抑制性ニューロンを活動させることによって、障害されたコーディングが回復するかを検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
前年度に行わなかった光遺伝学的実験を行うため、その実験に必要な動物購入、物品の購入に使用する。
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